Digitální modely terénu Obsah Metody zobrazení výškopisu v mapách...1 Kóty...1 Vrstevnice...2 Technické šrafy...3 Stínování...3 Barevná hypsometrie...4 Šrafy...4 Literatura...6 Metody zobrazení výškopisu v mapách Pro znázorňování výškové složky v mapě se používá několik způsobů bodové, liniové nebo plošné značky, případně jejich kombinace. Mezi bodové značky patří kóty, v případě liniových se hovoří o vrstevnicích a technických šrafách. Plošné znázornění je takové, které pokrývá víceméně souvisle celou plochu mapového listu. Jako příklady lze uvést stínování, tónování, barevnou stupnici nebo sklonové šrafy. Kóty Informace o výškových poměrech v mapě jsou zprostředkovány uvedením absolutní nebo relativní výšky bodu. (Absolutní výška bodu VA bodu A je svislá vzdálenost mezi hladinovou plochou bodu A, neboli skutečným horizontem bodu A a nulovou hladinovou plochou, neboli nulovým horizontem. Relativní výška, čili relativní převýšení VAB bodů A a B je svislá vzdálenost skutečných horizontů bodů A a B: VAB = VB VA. Relativní výška je tedy rovna rozdílu absolutních výšek obou bodů a je nazývána rovněž výškovým rozdílem). Relativních výšek se užívá při určování výšek některých terénních útvarů, jako např. terénních stupňů, příkopů, náspů a výkopů, apod. Kóty se umisťují na význačných bodech terénu (vrcholové tvary, rozcestí, vchody do budov atd). Číselný údaj poskytuje rychlou a přesnou informaci o výšce terénu. Kótováním se však nezíská představa o plasticitě terénu. -1-
Vrstevnice Vrstevnice je svislý průmět průsečnice terénního reliéfu s vodorovnými rovinami, které mají pravidelný rozestup od nulové nadmořské výšky. Jsou to tedy čáry, které spojují body o stejné nadmořské výšce a tato výška je zpravidla vhodným násobkem metru. Rozestup mezi vodorovnými rovinami se nazývá interval. Pro jeho volbu (která je závislá na měřítku mapy a na sklonu a převýšení terénu) se klade požadavek, aby minimální rozestup vrstevnic na mapě byl 0,2 0,3 mm. Tento požadavek zaručuje vrstevnice graficky znázornit na papíře tak, aby nedošlo ke splynutí jednotlivých čar. Pro každou mapu se stanoví nejprve tzv. základní interval vrstevnic, který se řídí vztahem i = M / 5000, kde M je měřítkové číslo. V plochém terénu nebo u vrcholových tvarů bývá základní interval vrstevnic pro přesnější vyjádření terénního tvaru příliš velký. Proto se používají doplňující vrstevnice v polovičním nebo čtvrtinovém intervalu. Zpravidla se kreslí čárkovaně a použijí se pouze v místech, kde je jich nezbytně třeba pro dokreslení terénního reliéfu. V rovinatých oblastech se volba intervalu doplňujících vrstevnic řídí zpravidla požadavkem, aby vrstevnice na mapě nebyly od sebe vzdáleny více jak 0,10 m. Pro zvýšení čitelnosti mapy a usnadnění orientace ve vrstevnicovém obrazu se používají zdůrazněné vrstevnice. Jsou to vrstevnice, které se vykreslí v celém svém průběhu silnější (tlustší) čarou. Obvykle se pro zdůrazněné vrstevnice volí pětinásobek základního intervalu. V prostorech mapy, které byly sice zaměřeny, ale věrohodnost vrstevnic je časově značně omezená, protože v území dochází poměrně rychle k podstatným změnám (povrchové doly, sesuvná území, pískovny, lomy apod.) se použije pomocných vrstevnic, které slouží jen pro orientaci. Zpravidla se nekótují a znázorňují pouze přibližně reliéf terénu. Kótování vrstevnic usnadňuje určení výšek vrstevnic v mapě. Kóty se umisťují rozptýleně po celé ploše mapy do přerušených vrstevnic tak, aby číslice byly vždy orientovány hlavou proti svahu. Zpravidla se kótují jen zesílené vrstevnice. Pro dobrou orientaci o směru sklonu terénu se doplňují vrstevnice spádovkami. Jsou to krátké čárky (počátky hřbetnic) a vyznačují se tam, kde by z kresby vrstevnic nemusel být zřejmý směr sklonu. Kreslí se např. v rovinách, kde jsou terénní tvary málo výrazné, vrstevnice o stejné výšce se opakují nebo v okolí vrcholů terénních útvarů, v sedlech, spočincích a u prohlubenin. Spádovky se kreslí vždy ve směru kosterních čar. -2-
Technické šrafy V současných mapách se používají technické šrafy ke znázornění prudké změny průběhu terénu zejména u uměle přetvořeného průběhu terénu (náspy, výkopy, terasy atd.). Jedná se o střídavé delší a kratší čárky ve směru spádu. Důvodem k jejich používání je především snadnost jejich kresby. Technické šrafy jsou vždy doplněny kótou (absolutní nebo relativní) pro zjištění úhlu sklonu. Stínování Vrstevnicové znázornění výškových poměrů nedává dostatečně plastický vjem. Obraz reliéfu je proto často doplňován stínováním, založeným na šikmém osvětlení terénu. Při volbě úhlu dopadajících paprsků o hodnotě 45, dostává mapa podobu leteckého snímku, kdy strany přivrácené ke světlu jsou světlé a odvrácené ztemnělé. Rozlišuje se několik možných směrů osvětlení vůči světovým stranám: přirozené osvětlení simuluje reálné osvětlení slunečním zářením. Pro naše území od jihu. konvenční osvětlení s volbou směru od severozápadu, které je z hlediska fyziologického vnímání plasticity nejúčinnější svislé osvětlení založené na kolmém dopadu světla s respektování sklonu terénu čím příkřejší svah, tím tmavší odstín Stínování je vhodné jako doplňkový způsob pro mapy malého a středně velkého měřítka s dostatečnou generalizací průběhu reliéfu terénu. -3-
Barevná hypsometrie Princip barevné hypsometrie je v převodu výškových poměrů do barevného zvýraznění pruhů ohraničených zvolenými vrstevnicemi podle zvolené stupnice. Ve vývoji se vystřídaly různé přístupy. Současné stupnice volí modrou barvu pro vodní plochy (odstín dle hloubky), zelenou pro nížiny s přechodem přes žlutou, hnědou až červenohnědou pro výše položené plochy. Hypsometrie je velmi názorná a do určité míry si zachovává i informaci o absolutní výšce terénu. Dnes je často používán plynulý přechod mezi jednotlivými základními barvami. Šrafy Používání šraf sahá k počátkům snah o vyjádření výškových poměrů. Později byl pro tvorbu šraf vytvořen matematický základ, který definoval jejich velikost, tvar a směr. Pro svoji pracnost a značné grafické zatížení mapy jsou již ale využívány minimálně. Šrafy jsou obecně krátké spádnice uspořádané ve vrstvách nebo podél určité linie. Kreslíme je jako krátké čárky proměnné délky, tloušťky a hustoty, výjimečně jako trojúhelníky. Šrafy rozeznáváme: krajinné které se používají na mapách malých měřítek pro vyjádření všeobecného průběhu značně generalizovaného tvaru reliéfu sklonové které vyjadřují sklon terénu poměrem světla a stínu, daného vztahem tloušťky šrafy k šířce mezery dvou sousedních šraf fyziografické používají se při zobrazování skal, sutí a ledovců, které nelze zobrazit -4-
vrstevnicemi, protože jsou příliš příkré -5-
Cvičení ke kapitole 2 Z disku N:\ si překopírujte obsah adresáře \dmt\cvicení2\ na disk D:\. V adresáři \ukol1\ naleznete veškerá data potřebná pro cvičení zobrazování výškopisných dat. Zpracování bude probíhat v programu ArcMap s nadstavbami 3D Analyst a ArcScene. V prvé části bude pracováno s bodovým a liniovým zaměřením. Z těchto měřených dat bude vygenerován TIN, který bude zobrazen různými způsoby. Výsledkem bude 3D vizualizace modelu. Krok 1: Načtení bodových dat a změna jejich zobrazení Načtěte si do prázdného projektu soubor Body.shp. Ve atributové tabulce této vrstvy zjistěte označení sloupce pro hodnotu výšky bodu (kontextové menu Otevřít atributovou tabulku). Označení sloupce si sem... napište, bude zapotřebí pro další práci. Dvojklikem na symbol tečky vyvolejte okno pro nastavení symbolu. Zde nastavte symbol bodu o velikosti 2. Krok 2: Nastavení popisků tak, aby zobrazovaly nadmořskou výšku bodu na celé metry se zarovnáním vpravo. Zobrazte popisky k této vrstvě pomocí kontextového menu Popsat prvky popiskami. Popisky zobrazují identifikátor FID_1 z atributové tabulky a zobrazení je velmi nepřehledné Ve vlastnostech vrstvy, v záložce Popisky se nastavují veškeré parametry pro zobrazení popisků. Pro pole popiskami zvolte výšky jednotlivých bodů a zmáčkněte tlačítko Použít. Popisky nyní zobrazují výšku bodu ale na dvě desetinná místa, která nejsou potřebná. Zaokrouhlení na celé metry provedeme definováním výrazu (tlačítko Výraz) ve tvaru Round ([Avg_Z], 0) O funkci se přesvědčte zmáčknutím tlačítka Použít U kót jsou výšky vždy zobrazeny vpravo od značky bodu. Změnu pozice popisku lze nastavit pod tlačítkem Možnosti umístění popisky. Zde nechte výběr na Odsazovat popisku horizontálně kolem bodu a změňte umístění Preferovat pravý na střed, vše přípustné. Správné nastavení zkontrolujte tlačítkem Použít. -6-
Protože jsou popisky vykreslovány přes sebe, je vhodné jim určit rozsah měřítek, od kdy budou popisky vykreslovány a kdy je již zobrazení příliš malé. Zvětšete proto měřítko (mapu) tak, aby byly všechny popisky dobře čitelné. Toto měřítko budeme považovat za minimální měřítko pro zobrazení popisků a nastavíme jej ve vlastnostech vrstvy pod tlačítkem Rozpětí měřítek. Dále můžeme nastavit vlastnosti písma a symbolu. Pod tlačítkem symbol zvolte vlastnosti a v záložce Maska nastavte Aureolu o velikosti 1 a bílé barvy. Krok 3: Připojení liniové části zaměření Ze stejného umístění si připojte soubor Linie.shp. Jedná se o linie na čarách terénní kostry, které definují zejména pozici terénních hran. -7-
Krok 4: Tvorba digitálního modelu terénu V nadstavbě 3D Analyst (Create/Modify TIN Create TIN from Feature) vygenerujte z obou vrstev různé TIN s následujícím nastavením: TIN1 pouze z bodů, nastavení neměňte TIN2 body a linie, pro linie nastavte Triangulate As : hard line TIN3 body a linie, pro linie nastavte Triangulate As : mass points TIN4 pouze linie s nastavením Triangulate As : soft line Porovnejte si jednotlivé TINy Pro TIN3 zobrazte veškeré linie vlastnosti vrstvy/nastavení symbolů, pro Typy hran zvolte Přidat všechny hodnoty a definujte barvu a styl pro Standardní hranu. Tímto způsobem lze zviditelnit hrany trojúhelníkové sítě Krok 5: Zobrazení DMT hypsometrií, sklonem nebo orientací Nastavení zobrazení je prováděno ve vlastnostech vrstvy v záložce Nastavení symbolů. Standardně jsou zde Typy hran a Nadmořská výška. Druhého typu je použita hypsometrie. Upravte zobrazení hypsometrie pro TIN 2 dle českých konvencí a rozdělte intervaly po 50m Pro TIN3 nastavte šedotónovou stupnici a vypněte Zobrazit efekt stínovaného osvětlení Pro TIN1 nastavte pouze jedinou třídu a nechte zobrazený efekt stínování. Pro libovolný TIN přidejte zobrazení Svažitost plošek... a Orientace ke světovým stranám.. -8-
a určete, kde jsou svahy nejprudší přidejte další typy zobrazení a nastavte k nim parametry dle vlastního uvážení (při zajímavém výsledku exportujte mapu a uložte jej na disk N:\dmt\cviceni2\snimky\ - platí pro všechny části cvičení, na závěr budou výsledky promítnuty. Pro název použijte schéma Autor_TypZobrazeni_Nverze) Krok 6: Tvorba vrstevnic, převýšení, orientace a stínovaného reliéfu. Ze všech vytvořených TINů postupně generujte vrstevnice (Contours) příkazem Surface Analysis / Contour. Pro interval nastavte 2 m. Porovnejte mezi sebou jednotlivé vrstevnice a odůvodněte jejich rozdílnost. pro vrstevnice nastavte popisky tak, aby ležely na linii a číslo přerušilo vrstevnici (bílé pozadí pro písmo ve stylu popisek) a zobrazení bylo úměrné měřítku. (Pro zvídavé: zle rovněž využít funkce Maplex pro definování stylu popisek viz paleta nástrojů Popisky a zapnutí funkce Použít generátor popisek Maplex ) Zvolte si jeden TIN a z něj nechte vytvořit převýšení (Slope), natočení svahu (Aspect) a stínovaný reliéf (HillShade) příkazy v menu Surface Analysis. Každé z funkcí použijte pro alespoň dvě různá nastavení, pro Hillshade nastavte azimut 45, 135, 225 a 315. Pro všechny funkce nastavte velikost výstupního pixelu (Output cell size) na 5 m. Krok 7: Otevření TINu v ArcScene Spusťte ArcScene a otevřete jeden z TINů v ArcScene ve vlastnostech nastavte odpovídající nastavení symbolů (hypsometrie, sklon nebo orientaci) pro zvýraznění použijte koeficientu převýšení: v záložce Base Heights / Z Unit Conversion nastavte hodnotu větší něž 1. vyzkoušejte si manipulaci s DMT pomocí nástrojů a třech tlačítek myši K TINu přihrajte další vytvořené vrstvy (vrstevnice, původní linie a body apod.) -9-
Literatura Hojovec, Vladimír: Kartografie. (str. 72-80 velmi zkráceně, vhodné rozšířit) Huml, Buchar, Mikšovský, Veverka: Mapování a kartografie. (str.178-181) - 10 -