Digitalni model reljefa (DEM) je specijalizirana baza podataka koja prikazuje oblik površine između točaka određene razine, sastavljena interpoliranjem visina podataka dobivenih iz zemaljskih istraživanja i fotogrametrijske zbirke na temelju pravokutne simulacijske mreže. GIS softver koristi digitalnu tehnologiju za 3D vizualizaciju, izradu kontura i analizu površine.
Povijest razvoja i suvremenosti
Pojam DMS uveden je sedamdesetih godina prošlog stoljeća kako bi se razlikovao najjednostavniji oblik modeliranja terena od složenijih vrsta elektroničke površinske reprezentacije. Prvo, korišten je isključivo za rasterske prikaze: vrijednost visina danih u čvorovima presjeka regularne mreže. Izgradnja digitalnog modela reljefa bila je stvar nekoliko mjeseci.
Danas bespilotne letjelice mogu prikupljati potrebne podatke, analizirati ih do najsitnijih detalja i graditi vizualni izgled u realističnijim i učinkovitijim uvjetima. Čak i najnepristupačnije velike površine Zemlje sada se mogu pregledati i pretvoriti u model pomoću bespilotnih letjelica (UAV) opremljenih najsuvremenijom opremom. Na radilice se mogu ugraditi različite vrste radara, kamkordera i drugih instrumenata kako bi se prikupile potrebne informacije za određeni model digitalnog terena. Ova napredna tehnologija u kombinaciji s najbržim softverom pruža najbolje rezultateu najkraćem mogućem vremenu.
Dana 26. travnja 2016., globalna tvrtka za IT rješenja NTT DATA i RESTEC (japanski centar za daljinska istraživanja) objavili su da je njihov 3D digitalni zemljovid, nazvan AW3D, prva 5-metarska usluga trodimenzionalnog modela reljefa s pokrivenošću cijelog svijeta, uključujući Antarktiku. Usluga se temelji na tri milijuna slika primljenih od strane DAICHI satelita i nadograđenih satelita za promatranje Zemlje (ALOS) iz japanske Agencije za istraživanje svemirskih istraživanja (JAXA).
U veljači 2014. NTT DATA i RESTEC pokrenuli su uslugu 3D digitalnih karata s ograničenom pokrivenošću. Ova usluga predstavlja značajno poboljšanje u odnosu na postojeće usluge s rezolucijom od samo 30 i 90 metara. NTT DATA, podaci AW3D već se koriste u više od 60 zemalja.
Pojmovi, definicije i kratice
Digitalni model reljefa trodimenzionalna je terenska slika stvorena na temelju podataka o visini i predstavljena u obliku raster-velikih kvadrata ili nepravilne trokutaste rešetke.
DHS USGS - Geometrijske rasterske mreže koje su izgrađene u nizu profila "jug-sjever". Kao i drugi parametri USGS-a, matrice su izvorno nastale u obliku slova koja odgovaraju topografskim četverokutima:
velika -75 /15 minuta;
Privremeno - 30 minuta;
mali stupanj - 1 stupanj. Pločice za izradu digitalnog modela terena dostupne su za besplatno preuzimanje u mnogim državnim i regionalnim centrima za razmjenu informacija. DEM je digitalna karticareljef, tj. prikaz površine Zemlje. DTM - skup metoda koje se koriste za primanje ili predstavljanje matrice visina. Filtriranje matrice visine je skup metoda koje se koriste za poboljšanje geomorfološke sličnosti matrica. Analiza ili parametrizacija područja - proces kvantitativne procjene detalja područja. Analiza digitalnih modela terena (DTA) koristi se kao opći pojam za određivanje parametara primjene. Teren - karte ili slike dobivene iz baze podataka pomoću DTA.
Izvori podataka DEM
Topografija ili reljef - oblik ili konfiguracija terena, prikazani na karti konturama, hipsometrijskim nijansama i sjenčanjem. Trenutno postoji pet glavnih izvora podataka za stvaranje digitalnog modela terena:
temeljne studije;
fotogrametrijsko prikupljanje podataka na vozilu;
dostupna kartografska istraživanja, kao što su topografske karte;
skeniranje laserskim zrakom;
Stereoskopske ili radarske satelitske snimke.
Ove metode prikupljanja matrice uspoređuju se, uzimajući u obzir četiri aspekta:
cijenu;
točnost;
gustoća uzorkovanja;
zahtjevi za prethodnu obradu.
Tradicionalno, takve podatke prikupljali su geodeti iz terenskih istraživanja nakon čega je uslijedila poluautomatska digitalizacija stereoplotera. To je najpreciznija, ali i najskuplja metoda prikupljanja podataka. Najnoviji događaji odnose se na automatsku usporedbu stereo slika, korištenje slika s laserimaskeniranje, daljinsko očitavanje ili stereoskopski prekrivači (SPOT, ASTER) ili pomoću interferometrijskih fotografija. Druga moderna visokoučinkovita metoda je radarski sustav na brodu i prostorni interferometrijski radar koji se koristi za precizno dobivanje podataka o zemljinoj površini i terenu.
Vrste digitalnih modela terena
Usporedba nekoliko nadmorskih visina može se upotrijebiti za mapiranje triju visina ili za procjenu volumena objekata. Lasersko skeniranje koristi se za izgradnju zgrada, dalekovoda, otvorenih kamenoloma, terena, pa čak i geometrije valova na moru. Postoje različiti načini modeliranja visina: digitalni modeli terena (DIM), digitalni modeli površine (SMPs), digitalni modeli terena (3DMs) i trokutaste nepravilne mreže (TNC). SMF bilježi prirodne i ugrađene funkcije na površini Zemlje i koristan je u 3D modeliranju za telekomunikacije, urbanističko planiranje i zrakoplovstvo, budući da su objekti istraživanja prikazani s visinom iznad površine Zemlje. DIM je čista mrežna mreža, vezana za vertikalni koordinatni sustav. Kada programer filtrira točke kao što su mostovi i ceste, dobiva glatki digitalni model terena. Zgrade dalekovoda, zgrade i tipovi vegetacije nisu uključeni u DEM. Dizajn neto konture osobito je koristan u planiranju hidrologije, korištenja tla i zemljišta. CMM ima dvije definicije, ovisno o zemlji uporabe. U nekim zemljama to je zapravo sinonim za DIAi označava površinu nadmorske visine, koja predstavlja čistu zemlju, vezanu za opći vertikalni element.
U Sjedinjenim Američkim Državama postoji još jedna definicija digitalnih modela terena - skup vektorskih podataka koji se sastoji od uredno raspoređenih točaka i prirodnih elemenata kao što su grebeni i linije puknuća. Ona nadopunjuje matricu visina, uključujući i linearne karakteristike površine Zemlje. U Rusiji se za TSMM koristi GOST R 52440-2005 prema kojem se namjerava stvoriti kartografska baza prostornog vezivanja geopodataka dobivenog tijekom izvođenja inženjerskih pretraga, zemljišnih katastarskih radova, interpolacije, statističkih istraživanja, drugih posebnih radova i istraživanja. Ovaj model se obično stvara pomoću stereophotogrammetry. Točke se redovito nalaze i karakteriziraju oblik golog područja. Iz tih redovnih i konturnih linija možete interpolirati CMM u DIA. Predstavlja karakteristične značajke Zemljine površine mnogo bolje od trodimenzionalnih linija puknuća i redovito smještenih trodimenzionalnih masovnih točaka.
Triangulirana nepravilna mreža
Za simulaciju kontinuiranog područja na temelju mjernih podataka točke područja koje leži između mjerenja, treba se odnositi na računske metode. Da bi se to postiglo, pojedinačne točke se prvo povezuju s trokutastom površinom, koja je dostupna u vektorskom formatu (TIN: triangulirana nepravilna mreža) interpolacijom. Ako je potrebno, vektorski podaci pretvaraju se u rasterski format, na primjer, mrežu sfiksna veličina ćelije. U tu svrhu koriste se različite matematičke metode. Važno je testirati simulaciju kako bi se odlučilo koje će od najrealnijih odabrati za područje istraživanja. Iako neke GIS aplikacije, kao što je Arc GIS, mogu raditi s TIN-om, drugi rade samo s raster geomodelima. Ovisno o mjestu osnovnih mjernih točaka, prikazani su različiti izgledi.
Instrumenti za dobivanje visine
Nakon odabira metode za stvarnu površinu područja, odaberite alat za mjerenje mjerenja. Trenutno se široko koristi:
bespilotna letjelica.
LiDAR - mjeri reflektirano svjetlo koje se reflektira od zemlje i vraća se na senzor kako bi se dobila visina zemljine površine.
Stereophotogram za snimanje iz zraka.
Multi-prezentacijski stereo za snimanje iz zraka.
Postavljanje bloka optičke satelitske slike.
Interferometrija pomoću radarskih podataka.
Kinematski GPS u stvarnom vremenu.
Topografske karte.
Teodolit ili tahometar.
Doppler radar. Neke metode daljinskog istraživanja za dobivanje matrice visina:
Satelitska interferometrija - sintetizirani radar, kao što je topografija "Shuttle Radar", koristi dvije radarske slike iz antena snimljene u isto vrijeme za stvaranje digitalnog modela reljefa.
Fotogrametrija - Fotografije snimljene s barem dvije različite točke gledišta koriste se u fotografiji iz zraka u fotogrametriji. Baš kao što radiljudski vid, on je u stanju dobiti dubinu i perspektivu kroz pojedinačne točke gledišta.
Interpolacija digitalnih konturnih karata
Stare metode generiranja DIM-a često uključuju interpolaciju digitalnih konturnih karata koje se mogu dobiti izravnim pregledom površine Zemlje. Ova se metoda još uvijek koristi u planinskim područjima gdje interferometrija nije uvijek zadovoljavajuća. Podaci o konturnoj liniji ili bilo koji drugi skup uzoraka DB-a pomoću GPS-a ili zemaljskog nije digitalni model terena (DEM), ali se može smatrati digitalnim modelima terena. MMM je naglasio da je visina stalno dostupna na svakoj lokaciji istraživačkog područja. Kvaliteta matrice je mjera koliko je točna visina svakog piksela (apsolutna preciznost) i kako je točno prikazan detalj (relativna točnost). Nekoliko čimbenika igra važnu ulogu u kvaliteti proizvoda dobivenih na temelju matrice:
nejednakosti terena;
gustoća uzorkovanja;
metoda za prikupljanje podataka o visini;
razlučivost mreže ili veličina piksela;
algoritam interpolacije;
Vertikalna rezolucija;
algoritam za analizu područja. Standardni 3D proizvodi uključuju kvalitetne maske koje pružaju informacije o obali, jezeru, snježnom pokrivaču, oblacima i korelacijama.
Studija pomoću GIS Global Mappera
Prvi korak je koristiti alat za pretraživanje globalnog mapera za stvaranje točke točke po traženoj adresi - to je projekcija za ovo područje. Zatim pomoću alata za podatke na mrežimožete se spojiti na slike visoke razlučivosti. GIS web stranica ima niz korisnih slojeva koji se mogu dodati. Vektorski podaci preuzimaju se u obliku datoteke pomoću web-preglednika u programu Global Mapper jednostavnim povlačenjem datoteka. Tehnologija izrade digitalnih modela reljefa:
Preuzmite DEM.zip arhivu podataka. Veličina ZIP arhive je 25 MB.
Raspakirajte arhivu u direktorij na tvrdom disku.
Otvorite arhivu DEM.zip.
Stvorite poddirektorij pod nazivom "DEM" u direktoriju gdje su podaci pohranjeni.
Izdvojite sve datoteke iz ZIP arhive u novi poddirektorij.
Krajnji rezultat bit će dva poddirektorija, od kojih jedan sadrži 30-metarski DMP, a drugi - 10-metarski DMP.
Ovi skupovi podataka imaju raniji format za distribuciju DEM USGS - uzvišenja u horizontalnim (pikselnim) jedinicama i reprezentativnim za područje prekriveno listom topografske karte 1: 24,000.
Pokreće Global Mapper.
Otvorite DEM, odaberite Datoteka & gt; "Otvori datoteku", a zatim idite u direktorij DEM_30m ili DEM_10m otvaranjem datoteke bushkill_pa.dem.
Koristite alate za zumiranje i pomicanje za povećanje i pomicanje DEM.
Gumb Full View (početna ikona) ažurira izvorni potpuni prikaz skupa podataka.
Da biste vidjeli matricu visina s zasjenjenjem brijega, pronađite gumb uključivanje /isključivanje sjenčanja brda, u donjem lijevom kutu, gdje su sunčeve zrake.
Uključuje sjenčanje brda.
Izgled izgleda možete promijeniti tako da odaberete Alati> & gt; "Konfigurirajte" promjenom postavki "Verticalparametara "i" Shader Settings ", odaberite boju iz svake tipke" Low Color "ili" High Color "u području gradijenta shadera.
Kliknite gumb "Apply" (Primjeni).
Idite na karticu "Vertikalni parametri" i eksperimentirajte s klizačem "Vertikalno pretjerivanje", kliknite "Primjeni".
Idite na alat za preuzimanje nacionalne kartice.
Provjerite je li u izborniku iznad karte odabran trenutni opseg. Ovo određuje područje na karti za koje želite pronaći podatke.
Proširite odjeljak "Elevation Products (3DEP)" u lijevom izborniku i označite potvrdni okvir pored bilo kojeg skupa podataka koji želite preuzeti.
Kliknite na gumb "Pronađi proizvode" i pomoću linkova prikazanih u rezultatima pretraživanja prikažite područje svakog skupa podataka na karti i preuzmite željenu DEM.
Stvorit će se zip arhiva koja se može spremiti na vaš tvrdi disk.
Pokrenite Global Mapper i idite u mapu gdje je pohranjena zip arhiva.
Dvaput kliknite na naziv datoteke. Podatke treba prikazati - program ih može čitati čak iu komprimiranom obliku.
Slika DEM podataka trebala bi se pojaviti u prozoru Global Mapper.
Ako je DEM Bushkill još uvijek vidljiv, otvorite kontrolni centar i obrišite zastavu Bushkill DEM. Kliknite gumb "Cijeli prikaz".
Za pregled DEM podataka iz Shadow Hill-a, pronađite gumb Omogući /onemogući zatamnjenje brda na alatnoj traci u donjem lijevom kutu.
Uključuje sjenčanje brda.
Možete promijeniti izgled odabirom Alati & gt;"Konfiguriraj" i promijenite postavke za "Vertikalni parametri" i "Parametri sjenčanja".
Metapodatke povezane s podacima o izgledu možete pogledati u izborniku Alati & gt; "Centar za upravljanje". Dimenzije PIXEL-a određene su u stupnjevima, a ne u metrima.
Softver
Za obradu i interpolaciju mjernih točaka dostupni su različiti računalni programi, uključujući softver posebno prilagođen za mjerne uređaje proizvođača geodetske opreme (Zeiss, Leica, Wild, Sokkia, Trimble). U arheološkoj praksi, AutoCAD se uobičajeno koristi za obradu i preradu real-dimenzionalnih trodimenzionalnih mjernih podataka. Možete kupiti dodatne module ili napredne verzije da biste stvorili konturne linije i 3D modele. Za projektiranje 2.5 D površina može se koristiti bilo koji GIS program. Osim toga, podaci iz geofizičkih studija mogu se lako čitati i dizajnirati pomoću podataka o mjerenjima terena. Planovi kontura mogu se izraditi u DXF formatu. Datoteke se izvoze u AutoCAD. Osjenčani ili obojeni izgled terena izvoze se u različite grafičke formate (TIFF, JPEG, BMP) i integriraju u AutoCAD. Rezultirajući modeli obično se prikazuju u rasterskom formatu, u kojem se vrijednosti visine dodjeljuju ćeliji, s određenom XY koordinatom s danom duljinom stranice. U principu, rasterske varijante su slične slikama, osim što vrijednost boje ostaje umjesto vrijednosti visine. Pretvorite bitmap digitalne modele reljefa iz jednog formata u drugi uGIS programi obično nisu problem, pa se ovdje ne zahtijeva određeni format, pogotovo zato što su često već dokumentirani u prethodnim specifikacijama. Ovisno o odabranom izvornom mediju, odabrani su različiti načini prikazivanja površine terena. AutoCAD datoteke (* .dwg) često je teško izvesti u druge vektorske programe, kao što su corel draw ili Adobe Illustrator za daljnje uređivanje. Međutim, kako bi uključili planove i crteže za objavljivanje, AutoCAD se može prikazati kao PDF datoteke, pretvoriti u JPEG datoteke, proširiti ili modificirati pomoću programa za uređivanje slika.
Opseg metode
Precizne informacije o Zemljinoj površini od temeljne su važnosti u mnogim znanostima. Topografija kontrolira procese zemljine kore (isparavanje, protok vode, masovno kretanje, šumski požari) koji su važni za razmjenu energije između fizičkog klimatskog sustava u atmosferi i biogeokemijskih ciklusa. Ekologija ispituje odnos između oblika života i okoliša, kao što su tlo, voda, klima i krajolik. Hidrologija se temelji na poznavanju konture zemlje za modeliranje kretanja vode, ledenjaka i leda. Geomorfologija opisuje reljef, prepoznajući procese formacije. Klimatologija ispituje tokove temperature, vlage i čestica zraka. Drugo područje primjene DEM-a je globalna klasifikacija pokrova zemljišta. Točno mapiranje i klasifikacija Zemljine površine na globalnoj razini najvažniji je preduvjet za modeliranje geoloških procesa u velikom mjerilu. TijekomBrojne studije su pokazale da su radarske slike prikladne za dokumentiranje i klasifikaciju prirodne vegetacije i poljoprivrednih površina. Kada se daljinsko očitavanje koristi za popravljanje slika ili dobivanje tematskih informacija o geometriji senzora i lokalnom olakšanju. Stoga je za sinergističku primjenu različitih GIS senzorskih sustava uporaba digitalnih modela terena preduvjet za kodiranje satelitskih snimaka i korekciju efekata terena.
Topografija ili reljef - oblik ili konfiguracija terena, prikazani na karti konturama, hipsometrijskim nijansama i sjenčanjem. Trenutno postoji pet glavnih izvora podataka za stvaranje digitalnog modela terena:
Usporedba nekoliko nadmorskih visina može se upotrijebiti za mapiranje triju visina ili za procjenu volumena objekata. Lasersko skeniranje koristi se za izgradnju zgrada, dalekovoda, otvorenih kamenoloma, terena, pa čak i geometrije valova na moru. Postoje različiti načini modeliranja visina: digitalni modeli terena (DIM), digitalni modeli površine (SMPs), digitalni modeli terena (3DMs) i trokutaste nepravilne mreže (TNC). SMF bilježi prirodne i ugrađene funkcije na površini Zemlje i koristan je u 3D modeliranju za telekomunikacije, urbanističko planiranje i zrakoplovstvo, budući da su objekti istraživanja prikazani s visinom iznad površine Zemlje. DIM je čista mrežna mreža, vezana za vertikalni koordinatni sustav. Kada programer filtrira točke kao što su mostovi i ceste, dobiva glatki digitalni model terena. Zgrade dalekovoda, zgrade i tipovi vegetacije nisu uključeni u DEM. Dizajn neto konture osobito je koristan u planiranju hidrologije, korištenja tla i zemljišta. CMM ima dvije definicije, ovisno o zemlji uporabe. U nekim zemljama to je zapravo sinonim za DIAi označava površinu nadmorske visine, koja predstavlja čistu zemlju, vezanu za opći vertikalni element. 
Precizne informacije o Zemljinoj površini od temeljne su važnosti u mnogim znanostima. Topografija kontrolira procese zemljine kore (isparavanje, protok vode, masovno kretanje, šumski požari) koji su važni za razmjenu energije između fizičkog klimatskog sustava u atmosferi i biogeokemijskih ciklusa. Ekologija ispituje odnos između oblika života i okoliša, kao što su tlo, voda, klima i krajolik. Hidrologija se temelji na poznavanju konture zemlje za modeliranje kretanja vode, ledenjaka i leda. Geomorfologija opisuje reljef, prepoznajući procese formacije. Klimatologija ispituje tokove temperature, vlage i čestica zraka. Drugo područje primjene DEM-a je globalna klasifikacija pokrova zemljišta. Točno mapiranje i klasifikacija Zemljine površine na globalnoj razini najvažniji je preduvjet za modeliranje geoloških procesa u velikom mjerilu. TijekomBrojne studije su pokazale da su radarske slike prikladne za dokumentiranje i klasifikaciju prirodne vegetacije i poljoprivrednih površina. Kada se daljinsko očitavanje koristi za popravljanje slika ili dobivanje tematskih informacija o geometriji senzora i lokalnom olakšanju. Stoga je za sinergističku primjenu različitih GIS senzorskih sustava uporaba digitalnih modela terena preduvjet za kodiranje satelitskih snimaka i korekciju efekata terena.
