Rastrová reprezentace geoprvků model polí Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvků Digitální model terénu GIS 1 153GS01 / 153GIS1

Transkript

1 GIS 1 153GS01 / 153GIS1 Martin Landa Katedra geomatiky ČVUT v Praze, Fakulta stavební

2 Copyright c 2013 Martin Landa Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation; with no Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts.

3 Obsah Rastrová reprezentace geoprvků model polí Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvků Digitální model terénu

4 Rastrová reprezentace geoprvků Geometrická složka popisu geoprvků 0D bod 1D linie 2D polygon

5 Rastrová reprezentace geoprvků Geometrická složka popisu geoprvků 0D bod 1D linie 2D polygon

6 Rastrová reprezentace geoprvků Geometrická složka popisu geoprvků 0D (bezrozměrné) bod rastrová buňka či množina buněk 1D (jednorozměrné) linie množina rastrových buněk 2D (dvourozměrné) polygon množina rastrových buněk

7 Rastrová reprezentace geoprvků Geometrická složka popisu geoprvků 0D (bezrozměrné) bod rastrová buňka či množina buněk 1D (jednorozměrné) linie množina rastrových buněk 2D (dvourozměrné) polygon množina rastrových buněk 3D těleso (mnohostěn) množina 3D rastrových buněk (voxels)

8 Rastrová reprezentace geoprvků Atributová složka popisu geoprvků Atribut jako nominální hodnota Vlastnost vyjádřena číselným identifikátorem, např. druh pozemku Binární hodnota (1 - pravda 0 - nepravda), např. analýza viditelnosti z daného bodu Atribut jako poměrová hodnota Atribut jako intervalová hodnota

13 Vektorová reprezentace geoprvků Výhody kompaktnost vyjádření struktury objektů přesnost vyjádření hranic objektů (lomové body hranic objektů ukládány jako double, tj platných číslic) jednoduché vyhledávaní objektů a jejich úpravy menší objem dat snadná transformace objektů mezi souřadnicovými systémy Nevýhody komplikovaná datová struktura náročnější výpočty, explicitní vyjádření topologie problémy při analytických výpočtech, např. při vytvoření obalové zóny či funkcí překrytí

14 Rastrová reprezentace geoprvků Výhody jednoduchá datová struktura (model polí) snadná implementace funkce překrytí (overlay) poměrně snadná implementace analytických funkcí (model polí je uložen v paměti počítače jako dvourozměrné pole hodnot) Nevýhody větší objem dat nepřesnost při výpočtu vzdálenostních funkcí (ovlivněno velikostí pole, tj. prostorového rozlišení) menší kvalita grafického výstupu pouze přibližné modelování geometrie a topologie objektů transformace do jiných souřadnicových systému vede k nepřesnostem v poloze či atributu

15 Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvků Vektorová reprezentace Vhodná pro vyjádření diskrétních objektů katastrální mapa, silniční sít a pod. Nevhodná pro vyjádření spojitých jevů Rastrová reprezentace Vhodná pro vyjádření spojitých jevů plynule se měnících v prostoru digitální model terénu, mapa teploty a pod. Nevhodná pro sít ové analýzy

16 Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvků Vektorová reprezentace Vhodná pro vyjádření diskrétních objektů katastrální mapa, silniční sít a pod. Nevhodná pro vyjádření spojitých jevů Rastrová reprezentace Vhodná pro vyjádření spojitých jevů plynule se měnících v prostoru digitální model terénu, mapa teploty a pod. Nevhodná pro sít ové analýzy

18 Rastrová reprezentace geoprvku model polí Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvku Digitální model terénu Digitální model terénu Digitální model terénu (DMT) Digital elevation model (DEM) Výškopisná data území 2,5 data (pˇrevislé útesy a zlomy jsou v pˇrírodeˇ relativneˇ vzácné), tj. v bodeˇ (x, y ) je hodnota atributu výšky z = f (x, y ) Obecný pojem zahrnující ruzné reprezentace a koncepce reliéfu a povrchu Interferometricky získaný DMT (SRTM), vrstevnice a výškové kóty

19 Rastrová reprezentace geoprvku model polí Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvku Digitální model terénu Digitální model terénu Digitální model povrchu (DMP) Digital surface model (DSM) Digitální model terénu doplnený ˇ o veškeré umelé ˇ a pˇrírodní objekty (napˇr. vegetace nebo budovy)

20 Rastrová reprezentace geoprvku model polí Porovnání rastrové a vektorové reprezentace geoprvku Digitální model terénu Digitální model terénu Digitální model reliéfu (DMR) Digital terrain model (DTM) Reprezentace reliéfu terénu (topografické plochy) složenou z dat ˇ a interpolaˇcního algoritmu umožnujícího odvozovat nadmoˇrské výšky v libovolných bodech modelované oblasti Nejen topografické plochy, ale i geologická rozhraní cˇ i ˇ pudy modelování veliˇcin jako míra zneˇcištení a pod.

21 Reprezentace DMT 1. Matematicky definovaná plocha (v praxi nelze) 2. Bodová reprezentace S pravidelnou strukturou Rastr (hodnota platí pro celou plochu rastrové buňky) Grid (hodnota v uzlech mřížky) Lattice (hodnota vztažena ke středu rastrové buňky, platí pouze pro tento bod) S nepravidelnou strukturou TIN (Triangulated Irregular Network) nepravidelná trojúhelníková sít 3. Liniová reprezentace Vrstevnicové Profilové Kritických čar (údolnice, hřbetnice)

22 Rastr Vychází z modelu polí Reprezentace DMT Výška (hodnota) je konstantní v celé ploše buňky (tj. pole) Vznik Vypočten z TIN Interferometricky (SRTM) Jako výsledek zpracování družicových dat (ASTER, SPOT)

23 Reprezentace DMT Rastr Výhody lze použít pro různá měřítka jednoduchý datový model výstup z DPZ Nevýhody pro podrobné měřítko velký objem dat potlačuje extrémní hodnoty členité terény vyžadují podrobné rozlišení

25 Grid Reprezentace DMT Element reprezentuje průměrnou výšku v daném bodě Výšky ostatních bodů se odvozují pomocí interpolace (většinou nelineární)

27 Lattice Reprezentace DMT Element určuje hodnotu výšky v daném bodě, který nereprezentuje širší okolí Výšky ostatních bodů se odvozují pomocí interpolace (většinou nelineární)

29 TIN Reprezentace DMT Topografická datová struktura reprezentující reliéf jako nepravidelnou trojúhelníkovou sít Hrany jsou vedeny po singularitách a liniích, kde dochází k výrazným změnám

30 TIN TIN tvoří: Reprezentace DMT uzly (x, y, z) hrany (tj. strany trojúhelníků) trojúhelníky TIN se vytváří většinou na základě Delaunayho triangulace

31 Reprezentace DMT TIN Výhody nejvýhodnější reprezentace terénu (při dobře zvoleném vzorkování) Nevýhody vyžaduje velké množství zdrojových dat (vrstevnice, výškové kóty)

33 Reprezentace DMT Vrstevnice Zdroj dat: interpolace z bodových měření fotogrammetrické vyhodnocení digitalizace z mapového podkladu odvození z GRID či TIN

34 Reprezentace DMT Vrstevnice Výhody jednoduchý datový model snadno vnímatelné snadná dostupnost z map Nevýhody nevhodný záznam anomálií nevhodné pro velké rozdíly ve skolen na malém území