Глава 1. Цифровая модель рельефа, его составляющие

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1. Цифровая модель рельефа, его составляющие………………………..5

Глава 2. Система Credo_ТОПОПЛАН………………………………………..…9

2.1.Назначение и области применения программного комплекса Credo_ТОПОПЛАН………………………………………………..……………...9

2.2.Обзор основных функций………………………………………………….....9

Глава 3. Способы создания ЦМР……………………………………………….12

3.1. Создание ЦМР с помощью растровой подложки…………………………12

3.1.1. Работа в Credo_TRANSFORM………………………………………...…12

3.1.2. Работа в Credo_ТОПОПЛАН…………………………………………….15

3.2. Создание ЦМР по тахеометрической съемке местности………………....17

Заключение……………………………………………………………………….20

Литература……………………………………………………………………….21

Приложение

Введение

В настоящее время моделирование рельефа местности и его последующее исследование по полученным моделям становятся неотъемлемой частью теоретических и экспериментальных изысканий в картографии, науках о Земле (геология, тектоника, гидрология, океанология, климатология и т.д.), в экологии, земельном кадастре и инженерных проектах. Компьютерная обработка пространственных данных находит широкое применение при анализе распространения участков загрязнений, в моделировании месторождений, а также во многих проектах по устойчивому развитию территорий.

Начало исследований в этой области было положено еще в XIX веке работами немецких ученых-географов. Сегодня результаты, полученные компьютерной обработкой массивов данных по территории и цифровые модели рельефа (ЦМР), в корне изменили подход к двум основным функциям моделирования – топографическому анализу и визуализации. Геоинформационные системы и технологии в настоящее время предоставляют исследователям широкие возможности синтеза результатов моделирования и нетопографических тематических данных .

Представление цифровой модели рельефа в трёхмерном виде в настоящее время решает следующие важные задачи:

- определение любых геометрических параметров рельефа;

- построение горизонталей рельефа, профилей и сечений;

- оценка безопасности строительства технических сооружений;

- оценка изменения рельефа и растительности;

- моделирование радиовидимости.

Таким образом, тематика, касающаяся понятия «цифровая модель рельефа» является достаточно актуальной.

Целью данной курсовой работы является непосредственно рассмотрение понятия «цифровая модель рельефа», и методы моделирование поверхности с помощью программного комплекса Credo_ТОПОПЛАН.

Данная цель предполагает решение следующих теоретических и практических задач:

- рассмотрение общих сведений о цифровой модели рельефа;

- рассмотрение программного копмлекса Credo_ТОПОПЛАН;

- построение ЦМР с помощью растровой подложки;

- построение ЦМР с помощью полученных данных с топосъемки.

Таким образом, объектом исследования является цифровая модель рельефа, а предметом (предметной областью, в которой реализовано исследование) – геодезия.

Глава 1. Цифровая модель рельефа, его составляющие

Цифровая модель рельефа (ЦМР) – это множество треугольных граней, построенных на точках (вершинах граней) с координатами X, Y, Z.[4]. Построенное множество треугольных граней названо триангуляцией.[5].Множество треугольников аппроксимирует участки различных поверхностей (естественные и спланированные - поверхности земли, искусственные покрытия, поверхности отдельных геологических слоев и др.) (рис.1).

Рис.1. Составляющие триангуляции

Участок поверхности, аппроксимируемый множеством треугольных граней, ограничен контуром.

Контур поверхности– это замкнутая не пересекающаяся ломаная линия. В ЦМР реальных объектов, как правило, может быть много контуров. В целях однозначности определения ЦМР каждый выделенный участок поверхности может принадлежать только одному контуру [2].

На основе ЦМР системами CREDO решаются задачи проектирования инженерныхобъектов, и при этом рельеф поверхности отображается на экране и в твердых копиях так же, как и на топографических картах и планах: горизонталями, условными знаками обрывов и откосов и т.д.

Алгоритм формирования ЦМР использует информацию о Контурах рельефа, Точках, и Структурных линиях.

Точка ЦМРимеет три координаты: X, Y, Z. Точки могут быть рельефными или рельефно-ситуационными.

Структурная линия– линия, соединяющая существующие или вновь построенные точки ЦМР и однозначно определяющая триангулирование участка поверхности [8].

Каждый отрезок структурной линии при формировании ЦМР является ребром треугольника. Структурные линии позволяют однозначно определить характерные формы рельефа: лощины (тальвеги), хребты (водоразделы) и т.д. Следует создавать структурные линии в тех случаях, когда требуется изменить рельеф так, как видит его специалист. Для этого можно использовать дополнительную полевую информацию об особенностях рельефа, отраженную, например, в абрисах, кодами электронных регистраторов и т.д (рис.2).

Рис.2. Построение модели рельефа

• Контур рельефа– участок поверхности, имеющий по мнению Пользователя однородный рельеф. Однородный рельеф следует понимать как совокупность неровностей, сходных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Для удобства работы Пользователя даже однородный рельеф можно расчленять контурами на самостоятельные участки (рис.3) [8].

Рис.3. Контуры рельефа

Таким образом, всю поверхность участка местности, формируемую как ЦМР,

представляют в виде одного или нескольких контуров. Это позволяет выделять формы рельефа, на границах которых горизонтали ломаются, сдвигаются или обрываются:

• Обрывы.

• Ямы.

• Откосы выемок и насыпей.

• Водоемы.

• Карьеры.

• Поверхности с искусственным покрытием и т.д.

Система CREDO_ТОПОПЛАН позволяет отображать рельеф в пределах соответствующего

контура различными видами горизонталей:

• Аппроксимационными и линейно-интерполяционными сплайнами: естественные поверхности.

• Прямымилинейно-интерполированными: антропогенные формы рельефа.

В пределах контура можно проводить дополнительные горизонтали и менять шаг горизонталей.

В некоторых случаях рельеф можно не отображать горизонталями, например, искусственные покрытия, водоемы и т.п.

Обрывы и откосы отображаются в отдельном контуре соответствующим условным знаком.

Система контуров рельефа при построении ЦМР образует топологически корректное множество. Однозначность создания ЦМР при построении контуров обеспечивается их различным взаиморасположением:

• Пересекающиеся контуры.

• Смежные контуры.

• Внутренние контуры, касающиеся или не касающиеся внешнего контура.

Построенные в разных контурах поверхности, конечно, могут выглядеть по-разному.

Но взаимосвязь контуров проявляется при определении системой параметров точек их пересечения и при использовании операций удаления, изменения и т.д. контуров.

Это формат представления поверхности в виде матрицы равномерно распределенных точек, каждая из которых характеризуется своей высотой. В зависимости от способа вычисления высот поверхности в пространстве между точками различают «решеточную» и «ячеистую» модели. В первой из них такие значения интерполируются по значениям высот в нескольких соседних точках, вторая же модель рассматривает эти точки как центры ячеек с постоянным zзначением .

Использование «решеточной» регулярной сети имеет смысл в случае представления такой сетью рельефа, самой поверхности. В этом случае используемая интерполяция гарантирует непрерывность ее представления. В случае же, если в качестве zзначений используются категорийные данные (например, степень озеленения данной местности и т.п.), которые необязательно должны быть непрерывными, разумнее использовать «ячеистую».[1].

Глава 2. Система Credo_ТОПОПЛАН

Назначение и области применения программного комплекса Credo_ТОПОПЛАН

Система Credo_ТОПОПЛАН предназначена для создания цифровой модели местности (ЦММ) инженерного назначения по результатам топогеодезических работ, по имеющейся растровой топографической основе или данным из других систем, выпуска чертежей топографических планов и планшетов, подготовки ЦММ для дальнейшего проектирования, использования ЦММ как пространственной основы в геоинформационных, кадастровых, землеустроительных, градостроительных системах.

Программный комплекс применяется для полосных и площадных инженерных изысканий объектов промышленного, гражданского и транспортного строительства, подготовки информации для геоинформационных систем, ведению дежурных планов, землеустроительных работ, исполнительных съёмок.[8].

Обзор основных функций

Исходные данные

Чтение данных CREDO_TER, CREDO_PRO, CREDO_MIX, CREDO_DAT 3.0. Импорт точек из текстовых файлов типа CXYZ, данных в формате DXF, Проектов CREDO III в формате PRX. Подгрузка черно-белых и цветных растровых файлов карт, планов, аэрофотоснимков, подготовленных программой TRANSFORM.

Организация данных

Хранение всех данные в корпоративной или локальных базах данных. Формирование полного набора данных на территорию (объект) в иерархической структуре Проектов, позволяющих размещать данные либо по площадным единицам (например, по планшетам), либо по составу (ситуация, рельеф, коммуникации и т.д.), либо в необходимой для пользователя комбинации площадных участков и состава. В свою очередь Проекты формируются из иерархически организованных геометрических слоев с редактируемыми свойствами.

Поддержка тематических слоев (фильтров), организуемых программой автоматически на основе используемого Классификатора.

Возможность работы с большими сложно организованными объектами и осуществление их коллективной обработки.

Геометрические построения

Выполнение геометрических построений с использованием большого набора методов координатной геометрии. Использование в качестве элементов геометрии примитивов вида – точка, дуга, окружность, спираль, сплайн. Создание на основе геометрических примитивов полилиний, графических масок, регионов с различными графическими атрибутами. Ортогональные построения.

Проставление размеров и надписей.

Измерения линий, углов, площадей. Линейная трансформация модели.

Ситуация

Формирование точечных, площадных и линейных топографических объектов (ТО) на основе Классификатора с семантическим наполнением и отображением условными знаками и информационными блоками (типа характеристики древостоя, водотоков, подписи скважин) в соответствии с выбранным масштабом.

Обработка засечек, обмеров, створных измерений.