WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 


Pages:   || 2 |

«В.В. Хромых, О.В. Хромых ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА Учебное пособие Томск УДК ББК Х Хромых В.В., Хромых О.В. Х Цифровые модели рельефа: Учебное ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.В. Хромых, О.В. Хромых

ЦИФРОВЫЕ

МОДЕЛИ РЕЛЬЕФА

Учебное пособие

Томск

УДК

ББК

Х__

Хромых В.В., Хромых О.В.

Х__ Цифровые модели рельефа: Учебное пособие. Томск: Изд-во

«ТМЛ-Пресс», 2007. ___ с.

ISBN 5-91302-___-_

Рассматриваются теоретические основы компьютерного моделирования поверхностей и приводятся примеры его практического использования в географии и геоэкологии. Показаны сильные и слабые стороны различных методов построения поверхностей при решении прикладных задач природопользования. Даны основы работы с цифровыми моделями рельефа в полнофункциональном программном комплексе ArcGIS 9.2 (ESRI Inc.), а также рекомендации по подготовке исходных данных для создания цифровых моделей рельефа. Приводятся методики углубленного морфометрического анализа в ГИС.

Пособие включает упражнения по созданию и анализу цифровых моделей рельефа и виртуальных геоизображений, а также содержит словарь ключевых терминов, используемых в сфере цифрового моделирования поверхностей.

Для студентов, аспирантов и преподавателей географических и геологических специальностей вузов, а также всех, кто интересуется применением компьютера в науках о Земле.

УДК ББК

РЕЦЕНЗЕНТЫ

Александр Михайлович БЕРЛЯНТ, доктор географических наук, профессор, зав. кафедрой картографии и геоинформатики Московского государственного университета, председатель УМО по картографии и геоинформатике Сергей Иванович БОЛЫСОВ, доктор географических наук, профессор кафедры геоморфологии и палеогеографии Московского государственного университета ISBN 5-91302-___-_ © Хромых В.В., Хромых О.В., 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данная книга представляет собой современное учебное пособие по цифровому моделированию рельефа – одному из важнейших и наиболее сложных разделов курса «Геоинформационные системы» специальности 020400 – География.

В учебном пособии авторами предпринята попытка показать весь процесс создания цифровой модели рельефа «с нуля», т.е. с оцифровки сканированной топографической карты путём полуавтоматической и ручной векторизации горизонталей и высотных отметок в популярной программе-векторизаторе Easy Trace (EasyTrace Group), создания базы геоданных в полнофункциональном программном комплексе ArcGIS (ESRI Inc.) до построения трёхмерных моделей и виртуальных геоизображений с помощью программ ArcScene ArcGIS и Virtual GIS ERDAS Imagine.

В пособии обобщается опыт преподавания с 1997 г. для студентов 4-го курса кафедры географии Томского государственного университета специальной дисциплины «Цифровые модели рельефа», которая ввиду повышенной сложности вынесена за пределы курса «Геоинформационные системы» в отдельную дисциплину. Эта дисциплина, являющаяся важным звеном схемы обучения географов современным геоинформационным технологиям и логически продолжающая курсы «Компьютерная графика» и «ГИС», относится к блоку предметов завершающего цикла обучения с углубленным изучением аналитических функций геоинформационных систем (рис. 1).

Данный курс опирается на знание студентами математики, информатики, компьютерной графики, географических информационных систем, геоморфологии, картографии, топографии и геодезии.





Помимо теоретической части пособие включает пошаговые упражнения по созданию и анализу цифровых моделей рельефа и виртуальных геоизображений, а также содержит словарь ключевых терминов, используемых в сфере цифрового моделирования поверхностей (эти термины для удобства выделены в тексте книги полужирным шрифтом).

При выполнении лабораторных работ рекомендуется использовать следующее программное обеспечение:

• ArcGIS (ESRI Inc.) не ниже версии 9.2.

• Модули ArcGIS 3D Analyst и Spatial Analyst (ESRI Inc.).

• ERDAS Imagine (Leica Geosystems) не ниже версии 8.7.

• Easy Trace (EasyTrace Group) не ниже версии 8.3Pro.

–  –  –

Рис. 1. Место курса «Цифровые модели рельефа» в концептуальной схеме обучения геоинформационным технологиям ландшафтоведов и геоморфологов в Томском государственном университете [Хромых О.В., Хромых В.В., 2000]

–  –  –

Одним из существенных преимуществ технологий географических информационных систем (ГИС) над обычными «бумажными» картографическими методами исследований является возможность создания пространственных моделей в трёх измерениях. Основными координатами в таких ГИС-моделях помимо широты и долготы служат также данные о высоте. При этом система может оперировать с десятками и сотнями тысяч высотных отметок, а не с единицами и десятками, что было возможно и при использовании методов «бумажной» картографии. В связи с доступностью быстрой компьютерной обработки громадных массивов высотных данных становится реально выполнимой задача создания максимально приближенной к действительности цифровой модели рельефа (ЦМР). На основе ЦМР, в свою очередь, возможно быстрое создание серии тематических карт важнейших морфометрических показателей: гипсометрической карты, карт крутизны и экспозиций склонов (рис. 2, 3), а на их основе и карт эрозионной опасности, направлений поверхностного стока, геохимической миграции элементов, устойчивости ландшафтов и т.п.

Рис. 2. Фрагмент ЦМР Июсского природ- Рис. 3. Та же ЦМР, но представленная ного парка (Хакасия), представленной в виде карты крутизны склонов в виде гипсометрической карты с теневой отмывкой рельефа Под цифровой моделью какого-либо геометрического (географического) объекта понимается определенная форма представления исходных данных и способ их структурного описания, позволяющий «вычислять» (восстанавливать) объект путем интерполяции, аппроксимации или экстраполяции [Новаковский Б.А., Прасолов С.В., Прасолова А.И., 2003].

Цифровые модели рельефа – это особый вид трёхмерных математических моделей, представляющий собой отображение «рельефа» как реальных, так и абстрактных геополей (поверхностей). При этом в качестве «рельефа поверхности» в цифровой модели могут выступать, кроме реального рельефа, различные другие показатели и характеристики: атмосферное давление, температура воздуха, осадки, пластовое давление нефти, геофизические поля, концентрация загрязняющих веществ и т.п.

Геополя могут быть как континуальными, так и дискретными (табл. 1), но для обоих типов применяется дискретная форма представления исходных данных.

–  –  –

ЦМР может быть получена с помощью разнообразных технологий.

Цифровая модель может иметь в качестве структурной основы иерархическую, реляционную, сетевую или комплексную модель. Цифровые модели могут храниться в базах данных или независимо в виде файловых структур.

Цифровые модели рельефа позволяют производить следующие операции:

• быстрое получение информации о морфометрических показателях (высота, угол наклона, экспозиция склона) в любой точке модели;

• анализ крутизны и экспозиций склонов, построение «на лету» соответствующих карт (см. рис. 2, 3);

• генерация горизонталей (рис. 4);

• построение профилей поперечного сечения рельефа по направлению прямой или ломаной линии (рис. 5);

• анализ поверхностного стока;

• генерация сети тальвегов и водоразделов;

• расчёт объёмов;

• расчёт площадей поверхности;

• расчёт уровней и площадей затопления;

• построение трёхмерных моделей рельефа с возможностями рендеринга и драпировки поверхности как векторными объектами (гидросеть, дороги, населённые пункты, ландшафтные карты и т.п.), так и растровыми слоями (топокарты, данные дистанционного зондирования);

• создание видеоизображения «пролёта» над поверхностью модели по заданному маршруту (системы виртуальной реальности);

• анализ зон видимости с заданной точки или точек обзора и построение соответствующих карт или трёхмерных моделей;

• трансформация исходной модели путём добавления новых данных.

Сложность представления трехмерных объектов на картах, «трёхмерного картографирования» исторически породила множество способов картографического изображения рельефа: система изолиний (горизонтали, изогипсы), отметки высот, совокупность точечных, линейных, площадных знаков, дополняющих изображение рельефа горизонталями (знаки оврагов, обрывов, сухих участков рек, скал, ледников и т.

д.), но не всегда уточняющих его метрику. Поэтому следует различать цифровые модели картографического изображения рельефа (цифровые карты) и собственно ЦМР, под которыми на практике зачастую понимаются цифровые модели высот, создаваемые с использованием ограниченного набора исходных картографических данных о рельефе (X, Y, Z) [Сербенюк С.Н., Кошель С.М., Мусин О.Р., 1991].

Неоднозначно различные авторы подходят и к вопросу классификации ЦМР [Морфология рельефа, 2004].

В 1975 г. П. Жоли, анализируя разнообразие источников данных о рельефе с учетом инструментальных методов съемок, характера фотограмметрической обработки стереомоделей и технологии цифрования карт, предложил классификацию ЦМР по типам пространственной организации данных о рельефе суши.

Рис. 4. Генерация горизонталей в программе Surfer (Golden Software Inc.) на основе ЦМР Рис. 5. Построение поперечных профилей русла Томи на основе цифровой модели рельефа по данным отметок глубин лоцманских карт 1990 г.

Он выделил следующие системы высотных отметок рельефа:

• в случайно расположенных точках – узлах нерегулярной сети (например, в результате тахеометрической съемки);

• в семиупорядоченных множествах точек (инженерные изыскания) и в узлах регулярных решеток (специальные виды площадного нивелирования);

• линейно упорядоченные множества точек, получаемые путем цифрования карт (обводом линий или сканированием);

• полностью или частично упорядоченные множества точек, генерируемые в процессе фотограмметрической обработки стереомоделей местности.

В 1988 г. Т.

Пьюкером применительно к ЦМР дна океанов выделены основные структуры данных:

• точечные;

• линейные;

• ячеистые.

Д.Б. Лисицким в 1988 г.

предложена классификация моделей топографических поверхностей по характеру распределения образующих их множеств точек местности, включающая 4 типа:

• геометрически упорядоченную (регулярную) модель с заданием поверхности в вершинах правильных геометрических фигур;

• геометрически упорядоченную (аналоговую) модель с расположением точек на горизонталях, структурных линиях и в характерных точках поверхности;

• полурегулярную модель как комбинацию первых двух типов;

• хаотическую (случайную) модель с произвольным расположением точек дискретизации поверхности.

Обобщая схемы создания ЦМР, О.Р.

Мусин (1998) приводит 4 типа исходных множеств точек для моделирования геополей:

• нерегулярно расположенных точек;

• нерегулярно расположенных точек, положение которых связано со структурой рельефа (структурные линии поля);

• точек, регулярно расположенных вдоль линий, слабо связанных со структурой поля (на изолиниях или профилях, например галсы попутного промера);

• регулярно расположенных точек (прямоугольные, треугольные или шестиугольные регулярные сети).

При этом, как правило, цифровое моделирование рельефа включает две группы операций, первая из которых обслуживает решение задач создания ЦМР, а вторая – ее использование [Геоинформатика, 2005].

1.2. Исторический опыт создания ЦМР

Изображение рельефа издавна интересовало людей. На древнейших картах крупные формы рельефа отображались как неотъемлемая составляющая ландшафта и как элемент ориентирования. Первым способом отображения рельефа были перспективные знаки, показывающие горы и холмы; однако еще с восемнадцатого столетия началась активная разработка новых, все более сложных способов [Новаковский Б.А., Прасолов С.В., Прасолова А.И., 2003]. Перспективный способ с штриховой прорисовкой представлен на карте Пиренейских гор (1730 г.). Цвет для оформления пластики рельефа впервые был применен в Атласе кампании российских войск в Швейцарии (1799 г.). Среди карт, отображающих рельеф земной поверхности, следует обязательно упомянуть топокарту Швейцарии Дюфура, выполненную теневыми штрихами, и картографические произведения Имгофа, характеризующиеся сочетанием горизонталей, штрихов и светотеневой пластики. Эти способы широко пользуются и в настоящее время.

Первые эксперименты по созданию ЦМР относятся к самым ранним этапам развития геоинформатики и автоматизированной картографии первой половины 1960-х гг. [Геоинформатика, 2005]. Одна из первых цифровых моделей рельефа местности была изготовлена в 1961 г. на кафедре картографии Военно-инженерной академии [Новаковский Б.А., Прасолов С.В., Прасолова А.И., 2003].

Впоследствии были разработаны методы и алгоритмы решения различных задач, созданы мощные программные средства моделирования, крупные национальные и глобальные массивы данных о рельефе, накоплен опыт решения с их помощью разнообразных научных и прикладных задач. В частности, большое развитие получило применение ЦМР для военных задач.

Одним из лидеров в сфере создания и использования ЦМР являются США. В настоящее время национальной топографо-картографической службой страны – Геологической съемкой США (U.S. Geological Survey) – производятся пять наборов данных, представляющих ЦМР в формате DEM (Digital Elevation Model) и различающихся по технологиям, разрешению и пространственному охвату (табл. 2).

При производстве DEM используются четыре технологии [Морфология рельефа, 2004]. Первая из них основана на автоматизированной обработке цифровых (оцифрованных) аэроснимков на цифровых стереофотограмметрических станциях с использованием программного обеспечения GPM2 (Gestalt Photo Mapper II), вторая – на ручном профилировании стереомодели на автоматических стереоплоттерах с цифровым выходом, третья – на прорисовке на них же и параллельном цифровании горизонталей, четвертая – на преобразовании цифровых топокарт в формат DLG.

–  –  –

Каждый блок «7,5-минутной» ЦМР США в границах листа топокарты масштаба 1:24 000 – это матрица высот в узлах регулярной сети с разрешением 30 м, разбитой в системе прямоугольных координат проекции UTM. Множества высотных отметок иных ЦМР локализованы в узлах сети меридианов и параллелей с разрешением, измеряемым единицами угловых секунд, причем для высокоширотных блоков номенклатурных листов топокарт и территории Аляски в целом угловой размер ячеек различен по широте и долготе, сглаживая неравновеликость соответствующих им сферических трапеций [Морфология рельефа, 2004].

DEM-данные рассматриваются как составная часть Национальной цифровой картографической базы данных NDCDB. Справки о наличии ЦМР всех типов для каждого блока, организованные в виде базы метаданных для штатов США, Пуэрто-Рико и некоторых других территорий, можно найти в Интернет (см. список Internet-ссылок в разделе «Учебнометодическое обеспечение»). Для большей доступности этих данных Геологической съемкой США сейчас осуществляется их конвертирование в стандартный формат SDTS. Также следует отметить, что данные DEM лежат в основе цифровых моделей рельефа, используемых в популярной поисковой системе Google Earth (рис. 6).

–  –  –

В последнее время для производства ЦМР в США широко используются данные радиолокационной съёмки с космических кораблей многоразового использования Shuttle в рамках проекта Национального агентства по аэронавтике и космическим исследованиям (NASA) под названием SRTM (Shuttle Radar Topography Mission). Целью этого проекта является производство цифровых топографических карт на всю территорию суши между 60° с.ш. и 56° ю.ш. (т.е. на 80 % всей суши Земли) с пространственным разрешением 1 угловая секунда (25–30 м) и вертикальной точностью 16 м. Данные SRTM получили большую популярность при создании виртуальных геоизображений (рис. 7).

Рис. 7. Трёхмерное изображение горы Килиманджаро (Танзания), созданное на основе данных SRTM и драпированное космическими снимками Landsat [http://srtm.usgs.gov/srtmimagegallery/] Как показывает опыт создания ЦМР США, минимальный масштаб карт, используемых для наиболее грубой «одноградусной» ЦМР (1-degree DEM), не выходит за пределы 1:250 000, т.е. масштабы мельче 1:250 000 в качестве источников данных для ЦМР не используются. Источником ЦМР более низкого разрешения должны являться не более мелкомасштабные картографические источники, а цифровая модель более высокого разрешения, генерализуемая до нужного уровня детальности [Морфология рельефа, 2004].

Ещё одним примером успешного опыта национальной ЦМР может служить ЦМР Дании. Первая цифровая модель рельефа Дании была создана в 1985 г. для решения задачи оптимального размещения трансляторов сети мобильной связи и представляла собой массив высотных отметок в узлах регулярной сети 5050 м, полученных путем цифрования горизонталей топографической карты масштаба 1:50 000 с сечением 5 м.

Однако разрешение этой ЦМР не позволяло отобразить типичные для территории Дании мелкие положительные и отрицательные формы моренного и флювиогляциального рельефа, и Кадастрово-топографической службой Дании было принято решение о создании новой ЦМР, которая будет строиться на основе цифровой карты масштаба 1:25 000 с сечением 2,5 м с привлечением аэрофотосъемочных материалов для уточнения модели на отдельных участках. При этом для новой версии ЦМР с разрешением 25x25 м оцифровываются не только горизонтали, но и береговая линия внутренних водоемов, водотоки, дороги, высотные отметки отдельных объектов, реализуя тем самым структурный подход к ее построению [Морфология рельефа, 2004].

1.3. Методы расчёта ЦМР

Создание ЦМР и пересчет их из одного вида в другой базируется на использовании математического аппарата. От правильного его применения зависит не только адекватность построенной модели, но и оптимальность затрат ресурсов машинной памяти и времени вычисления [Геоинформатика, 2005].

Способ построения ЦМР по нерегулярной сети исходных точек требует постановки задачи восстановления (интерполяции) поверхности и пересчета сети на регулярную. В настоящее время существует много методов, позволяющих решать эту задачу. Среди них – интерполяция на основе триангуляции Делоне, средневзвешенная интерполяция, кригинг и др.

Однако в любом случае при вычислении отметки точки необходимо пользоваться алгоритмами интерполяции (значения, получаемые в исходных точках, совпадают с истинными абсолютно точно) или аппроксимации (значения, получаемые в исходных точках, совпадают с истинными с некоторой степенью точности). Еще одной особенностью выбора метода расчёта является степень его локализации. Можно воспользоваться одной формулой приближения для всей изучаемой территории (глобальный алгоритм) или менять формулу приближения по мере изменения аргументов (кусочно-локальный алгоритм). Выбор этих параметров алгоритма зависит от качества исходных данных (нет необходимости решать более сложную задачу интерполяции, если качество исходных данных невысоко) и наших познаний о рельефообразующих процессах (если на территории рельефообразование связано с совокупностью нескольких слабосвязанных процессов, то естественно использовать кусочно-локальный алгоритм) [Геоинформатика, 2005].

Одним из наиболее распространенных методов, используемых картографами при построении карт вручную, является способ триангуляции.

При этом сначала триангулируется множество исходных точек на карте, т.е. строится система неперекрывающихся треугольников, вершинами которых являются исходные точки [Новаковский Б.А., Прасолов С.В., Прасолова А.И., 2003]. Поверхность представляется как многогранник с треугольными гранями, где проекция каждой грани на картографируемую плоскость есть соответствующий треугольник триангуляции, а высоты равны значениям Z(i) в i-х точках. Множество точек на плоскости может быть триангулировано многими способами, в соответствии с этим будут получаться разные поверхности. Оптимальной для моделирования рельефа является триангуляция Делоне, названная в честь российского математика Бориса Николаевича Делоне, в которой во избежание изломов изолиний на ребрах полигонов для каждой исходной точки строится локальный полином первой или второй степени, и по триангуляции эти локальные полиномы «склеиваются» в одну гладкую поверхность. При этом должно выполняться условие Делоне – внутрь окружности, описанной вокруг любого построенного треугольника, не должна попадать ни одна из заданных точек триангуляции (рис. 8).

Рис. 8. Условие триангуляции Делоне [Скворцов А.В., 2002]

Широко используется также метод кригинга, названный по фамилии южно-африканского геолога D.G. Krige, который применял его для определения запасов золота в россыпях. В этом методе используется функция, которая называется полувариограммой, где важную роль играет RO радиус влияния. Вариограмма представляет собой экспериментальную кривую, строящуюся следующим образом: в поле точек на графике вдоль оси X откладывается расстояние между каждыми двумя исходными точками, а вдоль оси Y – разность Z между ними. Затем строится кривая, соответствующая средним значениям разности по Z. Кригинг позволяет учесть эффект «самородка», когда в какой-либо из точек случайно возникают очень высокие значения [Новаковский Б.А., Прасолов С.В., Прасолова А.И., 2003]. При учете этого эффекта кригинг превращается из интерполяционной функции в экстраполяционную. Кригинг в качестве интерполяционной функции незаменим при расположении исходных точек с очень большой неоднородностью, например в случае использования исходных данных, расположенных по профилям.

Метод средневзвешенной интерполяции был разработан К.Ф. Гауссом в начале XIX в. для нужд геодезии, однако в западной литературе его связывают с именем Шепарда. В этом методе весовая функция W(i) = 1/r(i), где r(i) – расстояние до i-й точки или другая функция, убывающая с ростом расстояния. Этот метод достаточно прост для реализации, однако производные у истинной и модельной поверхности могут сильно различаться [Сербенюк С.Н., Кошель С.М., Мусин О.Р., 1991]. Данное обстоятельство заставляет прибегнуть к обобщению данного метода. При этом берется взвешенная сумма не показателей Z(i), а локальных полиномов, коэффициенты которых определяются методом наименьших квадратов по значениям Z, ближайшим к i-й опорной точке. Таким образом, интерполируются не только значения функции, но и ее частные производные.

В методе кусочно-полиномиального сглаживания фиксируется степень полинома d и выбирается прямоугольник (участок моделирования), содержащий все опорные точки. Далее этот прямоугольник разбивается линиями, параллельными сторонам, на систему более мелких прямоугольников.

В реализации предусматривается интерактивный выбор разбиения. Для каждого узла получившейся сетки по ближайшим к нему точкам методом наименьших квадратов строятся локальные полиномы и функция F(x,y) конструируется из них с помощью специального вида «склейки» [Сербенюк С.Н., Кошель С.М., Мусин О.Р., 1991].

Следует заметить, что обычно первичные данные цифрового моделирования рельефа имеются или с использованием тех или иных операций приводятся к одному из двух наиболее широко распространенных представлений поверхностей (полей) в ГИС: растровому представлению и модели TIN [Геоинформатика, 2005].

Исходя из этого, исторически выделились 2 альтернативные модели ЦМР:

• основанные на чисто регулярных (матричных) представлениях поля рельефа отметками высот;

• структурные, одной из наиболее развитых форм которых являются модели на основе структурно-лингвистического представления.

1.4. Регулярная сеть высот (GRID)

Растровая модель рельефа предусматривает разбиение пространства на далее не делимые элементы (пикселы), образуя матрицу высот – регулярную сеть высотных отметок. Подобные цифровые модели рельефа создаются национальными картографическими службами многих стран.

Регулярная сеть высот представляет собой решетку с равными прямоугольниками или квадратами, где вершины этих фигур являются узлами сетки (рис. 9–11).

Рис. 9. Трёхмерная модель рельефа окрестностей пос. Коммунар (Хакасия), построенная на основе регулярной сети высот Рис. 10. Увеличенный фрагмент модели Рис. 11. Отображение регулярной сети рельефа на рис. 9, показывающий растро- высот на плоскости. Модель впадины, вую структуру модели представленная в виде матрицы высотных отметок [Chrisman N., 1997] Одним из первых пакетов программ, в котором была реализована возможность множественного ввода различных слоёв растровых ячеек, был пакет GRID (перевод с англ. – решетка, сетка, сеть), созданный в конце 1960-х гг. в Гарвардской лаборатории машинной графики и пространственного анализа (США) [Goodchild M., Kemp K., 1991]. В современном широко распространённом ГИС-пакете ArcGIS (а ранее – ARC/INFO (ESRI Inc.)) растровая модель пространственных данных также носит название GRID.

В другой популярной программе для расчёта ЦМР – Surfer (Golden Software Inc.) регулярная сеть высот также именуется GRID, файлы такой ЦМР имеют формат GRD, а расчёт подобной модели называется Gridding. Видимо, поэтому применительно к регулярной сети высот в нашей стране получили распространение термины «грид» и «гридинг», которые рядом авторов рассматриваются как примеры научного жаргона.

При создании регулярной сети высот (GRID) очень важно учитывать плотность сетки (шаг сетки), что определяет её пространственное разрешение (см. рис. 10, 11). Чем меньше выбранный шаг, тем точнее ЦМР – выше пространственное разрешение модели, но тем больше количество узлов сетки, следовательно, больше времени требуется на расчет ЦМР и больше места на диске. Например, при уменьшении шага сетки в 2 раза объём компьютерной памяти, необходимой для хранения модели, возрастает в 4 раза. Отсюда следует, что надо найти баланс. К примеру, стандарт на ЦМР Геологической съемки США, разработанный для Национального цифрового картографического банка данных, специфицирует цифровую модель рельефа как регулярный массив высотных отметок в узлах решетки 30х30 м для карты масштаба 1:24 000 (см. табл. 2).

Путем интерполяции, аппроксимации, сглаживания и иных трансформаций к растровой модели могут быть приведены ЦМР всех иных типов. Для восстановления поля высот в любой его точке (например, в узле регулярной сети) по заданному множеству высотных отметок (например, по цифровым записям горизонталей) обычно применяются разнообразные методы интерполяции (кригинга, Шепарда, полиномиального и кусочнополиномиального сглаживания) [Геоинформатика, 2005].

1.5. Нерегулярная триангуляционная сеть (TIN) Среди нерегулярных сеток чаще всего используется треугольная сеть неправильной формы – модель TIN. Она была разработана в начале 1970-х гг. как простой способ построения поверхностей на основе набора неравномерно расположенных точек. В 1970-е гг. было создано несколько вариантов данной системы, коммерческие системы на базе TIN стали появляться в 1980-е гг. как пакеты программ для построения горизонталей. Модель TIN используется для цифрового моделирования рельефа, при этом узлам и ребрам треугольной сети соответствуют исходные и производные атрибуты цифровой модели. При построении TIN-модели дискретно расположенные точки соединяются линиями, образующими треугольники (см. рис. 8).

Рис. 12. Трёхмерная модель рельефа окрестностей д. Малая Сыя (Хакасия), построенная на основе нерегулярной триангуляционной сети (TIN)

–  –  –

В пределах каждого треугольника модели TIN поверхность обычно представляется плоскостью. Поскольку поверхность каждого треугольника задается высотами трех его вершин, применение треугольников обеспечивает каждому участку мозаичной поверхности точное прилегание к смежным участкам. Это обеспечивает непрерывность поверхности при нерегулярном расположении точек (рис. 12, 13). При этом каждый треугольник модели помимо информации о высоте имеет атрибуты угла наклона и экспозиции, что позволяет быстро построить на базе одной модели TIN несколько тематических карт – гипсометрическую, уклонов, экспозиций – и даёт возможность сделать различные виды сложного пространственного анализа, например расчёт путей геохимических миграций на основе поверхностного стока.

Основным методом расчёта TIN является триангуляция Делоне, т.к.

по сравнению с другими методами она обладает наиболее подходящими для цифровой модели рельефа свойствами: имеет наименьший индекс гармоничности как сумму индексов гармоничности каждого из образующих треугольников (близость к равноугольной триангуляции), свойства максимальности минимального угла (наибольшей невырожденности треугольников) и минимальности площади образуемой многогранной поверхности [Мусин О.Р., 1999; Скворцов А.В., 2002].

1.6. Сравнение моделей

Поскольку и модель GRID, и модель TIN получили широкое распространение в географических информационных системах и поддерживаются многими видами программного обеспечения ГИС, то необходимо знать достоинства и недостатки каждой модели, чтобы правильно выбрать формат хранения данных о рельефе.

В качестве плюсов модели GRID следует отметить простоту и скорость её компьютерной обработки, что связано с самой растровой природой модели. Устройства вывода, такие как мониторы, принтеры, плоттеры и пр., для создания изображений используют наборы точек, т.е. также имеют растровый формат. Поэтому изображения GRID легко и быстро выводятся на такие устройства, так как на компьютерах легко выполнить расчёт для представления отдельных квадратов регулярной сети высот с помощью точек или видеопикселов устройств вывода.

Благодаря своей растровой структуре модель GRID позволяет «сгладить» моделируемую поверхность и избежать резких граней и выступов. Но в этом кроется и «минус» модели, т.к. при моделировании рельефа горных районов (особенно молодых – например, альпийской складчатости) с обилием крутых склонов и остроконечных вершин возможна потеря и «размывание» структурных линий рельефа и искажение общей картины. В подобных случаях требуется увеличение пространственного разрешения модели (шага сетки высот), а это чревато резким ростом объёма компьютерной памяти, необходимой для хранения ЦМР. Вообще, как правило, модели GRID занимают больше места на диске, чем модели TIN. Например, цифровая модель рельефа долины нижней Томи (рис. 14) в формате GRID ArcInfo (шаг 10 м) имеет объём 152 Мб, а в формате TIN – 35 Мб. Чтобы ускорить отображение больших по объёму цифровых моделей рельефа применяются различные методы, из которых наиболее популярный – построение так называемых пирамидальных слоёв, позволяющих при разных масштабах использовать различные уровни детальности изображения. Подобный подход, в частности, реализован в новом формате Terrain программного комплекса ArcGIS 9 (ESRI Inc.) (рис. 15).

Таким образом, модель GRID идеально подходит для отображения географических (геологических) объектов или явлений, характеристики которых плавно изменяются в пространстве (рельеф равнинных территорий, температура воздуха, атмосферное давление, пластовое давление нефти и т.п.).

Как было отмечено выше, недостатки модели GRID проявляются при моделировании рельефа молодых горообразований. Особенно неблагополучная ситуация с использованием регулярной сети высотных отметок складывается, если на моделируемой территории чередуются обширные выровненные участки с участками уступов и обрывов, имеющими резкие перепады высот, как, например, в широких разработанных долинах крупных равнинных рек (рис. 16). В таком случае на большей части моделируемой территории будет «избыточность» информации, т.к. узлы сетки GRID на плоских участках будут иметь одни и те же высотные значения. Но на участках крутых уступов рельефа размер шага сетки высот может оказаться слишком большим, а, соответственно, пространственное разрешение модели – недостаточным для передачи «пластики» рельефа.

Рис. 14. Трёхмерная модель рельефа долины нижней Томи, построенная на основе триангуляции 3 338 горизонталей, 3 374 высотных отметок, 842 контуров озёр и 1 310 малых рек, оцифрованных с топографических карт 1:25 000.

Модель состоит из 1 042 373 треугольников с диапазоном абсолютных высот от 67,8 до 195 м. Вертикальный масштаб в 10 раз крупнее горизонтального. Освещение с северо-запада Рис. 15. Различные уровни детальности отображения ЦМР в новом формате Terrain (ESRI) Рис. 16. Фрагмент трёхмерной модели рельефа долины Томи в районе Лагерного сада (красной стрелкой показан уступ второй надпойменной террасы на левобережье, высокий уступ на правобережье – склон междуречной равнины). Вертикальный масштаб в пять раз крупнее горизонтального. Освещение с северо-запада Подобных недостатков лишена модель TIN. Поскольку используется нерегулярная сеть треугольников, то плоские участки моделируются небольшим числом огромных треугольников, а на участках крутых уступов, там, где необходимо детально показать все грани рельефа, поверхность отображается многочисленными маленькими треугольниками (рис. 17).

Это позволяет более эффективно использовать ресурсы оперативной и постоянной памяти компьютера для хранения модели.

Рис. 17. Нерегулярная сеть треугольников (всего 43 491) модели TIN на рис. 16

К числу «минусов» TIN следует отнести большие затраты компьютерных ресурсов на обработку модели, что существенно замедляет отображение ЦМР на экране монитора и вывод на печать, т.к. при этом требуется растеризация. Одним из решений этой проблемы может быть введение «гибридных» моделей, сочетающих структурные линии TIN и способ отображения в виде регулярного набора точек. В качестве примера подобных моделей можно указать формат Terrain ArcGIS 9 (см. рис. 15).

Ещё один существенный недостаток модели TIN – «эффект террас», выражающийся в появлении так называемых «псевдотреугольников» – плоских участков в заведомо невозможной геоморфологической ситуации (например, по линии днища V-образных долин) (рис. 18).

Рис. 18. «Эффект террас» в долинах малых рек, возникающий при создании TIN на основе горизонталей без учёта структурных линий рельефа (в данном случае – гидросети) Одна из основных причин – малость расстояний между точками цифровой записи горизонталей в сравнении с расстояниями между самими горизонталями, что характерно для большинства типов рельефа в их картографическом отображении [Геоинформатика, 2005]. «Псевдотреугольники» возникают там, где все три вершины треугольника лежат на одной горизонтали. Появление таких морфологических артефактов нарушает морфографию и морфометрию моделируемого рельефа и снижает точность и качество самой модели и ее производных. Один из способов значительного улучшения качества и морфологического правдоподобия ЦМР состоит в расширении модели TIN путем ее структурирования – введения в нее сети тальвегов, водоразделов и линий перегибов и разрывов (бровок, уступов террас и т.п.).

2. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЦМР

Основными источниками информации при цифровом моделировании рельефа являются крупномасштабные топографические карты (как было показано выше, при построении ЦМР на большие территории используются не мелкомасштабные карты, а генерализация крупномасштабных ЦМР), данные дистанционного зондирования, а также материалы полевых инструментальных съёмок. Каждый из источников данных имеет свои достоинства и недостатки, но в целом следует отметить тенденцию роста роли ДДЗ и фотограмметрических методов создания ЦМР.

–  –  –

Земля шарообразна и по форме близка к сфероиду. Но из-за неравномерного распределения масс Земля имеет обширные, хотя и довольно пологие, выпуклости и вогнутости. Поэтому сложную фигуру Земли называют геоидом (рис. 19).

–  –  –

Благодаря использованию искусственных спутников Земли и наземных измерений геоид достаточно изучен. При картографировании сложную фигуру геоида заменяют математически более простой – эллипсоидом вращения (рис. 20) [Картоведение, 2003]. Параметры наиболее известных эллипсоидов представлены в табл. 3.

–  –  –

Расчет эллипсоида в нашей стране был выполнен в 1940 г. выдающимся ученым Ф.Н. Красовским (1878–1948) и его учеником А.А. Изотовым (1907–1988). Эллипсоид Красовского был утвержден в СССР для геодезических и картографических работ, его используют в России и в настоящее время.

Со временем постоянно повышалась точность определения большой полуоси и сжатия земного эллипсоида (см. табл. 3). Параметры современной точности имеют эллипсоид системы GRS-80 (Geodetic Reference System, 1980), составляющей основу современных координатных систем Австралии, Европы, стран Северной и Центральной Америки, WGS-84 (World Geodetic System, 1984), получивший мировое распространение благодаря американской глобальной системе спутникового позиционирования GPS, и российский ПЗ-90 (Параметры Земли, 1990).

Важнейшие параметры эллипсоидов WGS-84, ПЗ-90 и Красовского приведены в табл. 4.

–  –  –

Положение любой точки на земном эллипсоиде определяется широтой и долготой. Рассекая эллипсоид плоскостями, проходящими через полярную ось, получают линии меридианов, а плоскостями, проходящими перпендикулярно этой оси, – линии параллелей. Линия экватора – след сечения эллипсоида плоскостью, проходящей через его центр перпендикулярно полярной оси. Меридианы и параллели формируют географическую сетку.

С целью картографирования используют геодезические системы координат: общеземные – для всей планеты и референцные, распространяемые на отдельные регионы или государства.

Общеземную координатную систему используют для картографирования и решения глобальных задач, таких как изучение фигуры, внешнего гравитационного поля, их изменений во времени, движения полюсов, неравномерности вращения Земли, управления полетами космических аппаратов в гравитационном поле Земли и др. С этой целью создают модель планеты – эллипсоид, имеющий размеры, массу, угловую скорость вращения и другие фундаментальные параметры, весьма близкие реальной Земле [Картоведение, 2003].

Практически для закрепления геоцентрической гринвичской координатной системы создается геодезическая сеть. Каждый пункт, закрепленный на местности или на космическом аппарате, имеет координаты X, Y, Z. Их можно пересчитать в широты (В), долготы (L), определяющие положение пункта на эллипсоиде, и высоту (Н) над ним. Эллипсоид можно отобразить в некоторой проекции в плоскости карты и определить для пунктов плоские прямоугольные координаты х, у. От пунктов сети посредством измерений координаты передаются на другие новые пункты, в том числе и на космические аппараты, а с них – вновь на точки на Земле.

Геодезические сети – это наиболее надежный и совершенный способ практического закрепления координатной системы. Известно несколько общеземных координатных систем. Они опираются на одинаковые теоретические положения, а различия обусловлены, главным образом, геодинамическими процессами, небольшими расхождениями фундаментальных параметров, погрешностями измерений, неравномерностью размещения геодезических пунктов и особенностями их математической обработки.

Референцные системы координат устанавливают в отдельных регионах или государствах с помощью референц-эллипсоидов, наилучшим образом соответствующих данному региону. Референц-эллипсоид ориентируют в теле Земли при помощи исходных геодезических дат, т.е. параметров, которые устанавливают значения широт, долгот и их взаимосвязь с астрономическими координатами в некотором исходном пункте. Правильнее ориентировать референц-эллипсоид не по одному пункту, а по измерениям на множестве астрономо-геодезических пунктов страны.

В этом случае вообще отпадает надобность в исходном пункте. Так установлен референц-эллипсоид Красовского и введена широко используемая в России система координат 1942 г. СК-42 [Картоведение, 2003].

Многие страны при введении региональных референцных координатных систем стремятся использовать общеземные параметры. Например, Североамериканская референцная координатная система NAD-83 (North American Datum, 1983), Австралийская GDA-94 (Geocentric Datum of Australia, 1994), Европейская EUREF (European Geodetic Reference System) используют эллипсоид и общеземные параметры GRS-80 и являются подсистемами ITRS. Но все они имеют свои региональные системы счета высот. Европейская высокоточная геодезическая основа EUREF с 1989 г.

формирует на общеземном эллипсоиде GRS-80 координатную систему ETRS (European Terrestrial Reference System), которая должна быть геоцентрической, очень близкой к WGS-84 и к тому же единой для всей Европы, объединяет в единое целое все геодезические сети Европы, включая страны Балтии и Турцию. Предусмотрено регулярное уточнение и согласование их координатных систем.

Сравнительно недавно в нашей стране создана общеземная координатная система ПЗ-90 (Параметры Земли, 1990 г.). Она закреплена пунктами космической геодезической сети, часть которых расположена в Антарктиде. При расстояниях между пунктами до 10 000 км погрешность их взаимного положения не более 30 см [Картоведение, 2003]. В 2000 г.

принято Постановление Правительства Российской Федерации о введении ПЗ-90 в качестве единой государственной системы координат в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов космических аппаратов и решения навигационных задач и введена референцная система координат 1995 г. – СК-95 для геодезических и картографических работ России.

2.1.2. Особенности отечественных топографических карт В России при создании топографических карт используются системы координат 1942, 1963 и 1995 гг. и картографическая проекция Гаусса– Крюгера. Проекция Гаусса–Крюгера является поперечно-цилиндрической и была разработана в конце XIX – начале XX в. [Серапинас Б.Б., 2005]. В этой проекции поверхность земного эллипсоида делится на трёхили шестиградусные зоны, ограниченные меридианами от полюса до полюса. Легко подсчитать, что всего 60 шестиградусных зон.

В нашей стране на топографических картах применяют шестиградусные зоны с осевыми меридианами 3°, 9°, 15° и т.д. Таким образом, чтобы узнать номер зоны топографической карты конкретного места, необходимо долготу этого места разделить на 6, исключить дробную часть и прибавить 1. Например, номер зоны для города Томска (85° в.д.) – 15 (от 84° в.д. до 90° в.д.), а осевой (центральный) меридиан 15-й зоны – 87°.

Наибольшие искажения наблюдаются на краях зон и, наоборот, минимальные – вблизи центрального меридиана.

В каждой зоне строится своя прямоугольная система координат. В качестве единиц используются метры. Ось абсцисс ориентирована на север по центральному меридиану. Ось ординат направлена перпендикулярно центральному меридиану. Чтобы избежать отрицательных значений, к значению ординаты прибавляется 500 000 м. Иногда, чтобы отличать значения ординат на картах различных зон, перед ординатой пишется номер зоны. Как правило, на отечественных топографических картах координаты указываются в километрах вблизи узлов координатной сетки (рис. 21). Координатная сетка топографических карт масштабов 1:10 000

– 1:50 000 имеет шаг 1 км (километровая сеть), а для топографических карт масштаба 1:100 000 используется шаг 2 км.

Очень схожа с картографической проекцией Гаусса–Крюгера проекция UTM, применяемая для топографических карт в США. Но в проекции UTM абсциссе X координат Гаусса–Крюгера соответствует северное положение Y, а ординате Y – восточное положение X [Серапинас Б.Б., 2005].

Рис. 21. Координаты узла сетки на топокарте масштаба 1:25 000. Значение абсциссы 6 033 000 м (расстояние от экватора), значение ординаты 15 657 000 м (где 15 – номер зоны, а 657 000 м – расстояние на восток от центрального меридиана зоны (87о в.д.) + 500 000 м). Таким образом, указанная точка находится в 6 033 км к северу от экватора и в 157 км к востоку от меридиана 87о в.д.

Так как большинство коммерческих ГИС-пакетов, составляющих основу программного обеспечения ГИС, имеют американское происхождение, то проекция Гаусса–Крюгера рассматривается там как частный случай проекции UTM, и, соответственно, координата X отсчитывается на восток, а Y – на север. Это необходимо учитывать при цифровании отечественных топографических карт. Например, координаты узла сетки на рис. 21 будут выглядеть так: X=15 657 000, Y=6 033 000. При создании ГИС локального уровня (в пределах одной зоны) номер зоны в координате X можно опустить (X=657 000). Это создаст удобства при работе с приборами глобальных систем спутникового позиционирования (например, мобильными GPS-приёмниками), поскольку зачастую в них используются шестизначные значения метровых координат.

Рельеф на топографических картах обозначается системой горизонталей и высотных отметок. При этом высота сечения рельефа горизонталями зависит от типа территории и существенно различается на топографических картах разного масштаба (табл. 5).

–  –  –

2.1.3. Специфика оцифровки оврагов и обрывов, борьба с «псевдотреугольниками» при создании TIN Цифрование данных о рельефе с топографических карт – очень ответственный процесс, от которого во многом зависит репрезентативность ЦМР. При этом главная задача – не скопировать содержимое карты один к одному, а как можно точнее смоделировать рельеф поверхности, постараться передать его «пластику».

Наибольшую сложность обычно представляют участки обрывов и крутых склонов, т.к. на топографических картах традиционно они показаны слиянием горизонталей в одну линию (рис. 22–23).

В таком случае важно точно определить начальную и конечную по высоте горизонтали, входящие в линию обрыва, т.е. оценить его высоту.

Обрыв оцифровывается двумя линиями этих горизонталей, расположенными как можно ближе друг к другу (желательно во время оцифровки использовать увеличение 4:1 или даже 8:1 относительно масштаба карты). При этом остальные (промежуточные) горизонтали достаточно подвести к обрыву, а на самом обрыве их не оцифровывать, тем самым избежав избыточность данных для цифровой модели рельефа (рис. 24–25).

–  –  –

Вообще в горных районах вовсе не обязательно цифровать каждую горизонталь склона. Если горизонтали идут параллельно, а форма склона не меняется, то достаточно оцифровать главные горизонтали. Например, по топографической карте 1:25 000 достаточно создать цифровые полилинии с шагом 25 м по высоте, а не 5 м (см. рис. 22, 24).

Как было отмечено выше, модель TIN имеет существенный недостаток, а именно: при построении модели рельефа на основе горизонталей в местах ложбин, балок и гребней образуются так называемые «псевдотреугольники» (треугольники сети с нулевым уклоном), т.к. в таких местах все три вершины треугольника лежат на одной горизонтали. Чтобы избежать этого, необходимо использовать в качестве исходных данных дополнительные водораздельно-тальвеговые линии, или линии I типа по А.Н. Ласточкину (1987). Например, объекты гидросети и линии хребтов можно использовать при расчёте ЦМР как линии явного перегиба рельефа (рёбра треугольников). Введение дополнительных линий перегиба рельефа и точек высот позволяет значительно сократить число «псевдотреугольников» (рис. 26–27).

Рис. 26. Сильно увеличенный фрагмент Рис. 27. Фрагмент ЦМР на том же участЦМР в формате TIN на участке небольшой ке, но рассчитанной с использованием речной долины. Модель рассчитана без гидросети (самая жирная линяя) и доучёта гидросети и дополнительных точек полнительных точек высот. Серым цвевысот. Жирные линии – горизонтали, серым том показаны «псевдотреугольники»

цветом показаны «псевдотреугольники»

«Псевдотреугольники» также образуются при отсутствии высотных отметок на вершинах гор и холмов. Обычно такая ситуация наблюдается в районах старых пенепленизированных среднегорий и низкогорий с обилием сглаженных вершин. В результате на модели вершины выглядят «скошенными» (рис. 28). В таком случае для построения корректной ЦМР рекомендуется добавить недостающие высоты, определённые на основе полевой инструментальной съёмки, либо «спрогнозированные» экспериментально по топокарте (рис. 29). При моделировании сглаженных хребтов можно существенно уточнить ЦМР, введя в качестве исходных данных дополнительные полилинии водоразделов.

Рис. 28. Фрагмент трёхмерной модели Рис. 29. Фрагмент трёхмерной модели рельефа окрестностей д. Малая Сыя рельефа того же участка, но рассчитанной в Июсском природном парке (Хакасия). с использованием дополнительных точек Модель рассчитана без учёта дополни- высот на вершине горы Пилотка тельных точек высот на вершинах гор.

В результате гора Пилотка выглядит «скошенной» (красная стрелка)

2.2. Данные дистанционного зондирования (ДДЗ)

Значение данных дистанционного зондирования как информационного обеспечения ЦМР постоянно растёт. По мнению А.В.

Кошкарева [Морфология рельефа, 2004], этому способствуют технологические и технические причины:

• рост пространственного разрешения систем сканерной съемки (например, космические снимки Quick Bird II имеют разрешение 61 см – см. рис. 6);

• широкое распространение недорогих и доступных цифровых фотограмметрических станций, в том числе на платформе персональных компьютеров;

• появление принципиально отличного от стереофотограмметрического метода экстракции высот – интерферометрии, известной в приложениях к обработке радиометрических данных.

Аэрофотоснимки широко используются для контроля качества ЦМР.

С их относительно крупномасштабной стереомодели берутся контрольные точки со значениями высотных отметок, точность которых заведомо намного выше, чем у верифицируемой модели [Морфология рельефа, 2004]. В последнее время для создания крупномасштабных стереомоделей всё чаще используются сканерные и радарные космические снимки высокого разрешения (см. рис. 7, 30, 31).

Рис. 30. Цифровая модель рельефа Рис. 31. Трёхмерная модель вулкана Везувий, вулкана Везувий, построенная на построенная на основе данных радиолокационоснове данных радиолокационной ной съёмки со спутника ERS-1 (Eurimage) съёмки со спутника ERS-1 (Eurimage) Процедуры экстракции высот с ДДЗ имеют определённые недостатки. В условиях плотной городской застройки или высокой залесенности (при близкой к стопроцентной сомкнутости крон древостоя) полученная ЦМР будет в основном отражать геометрию зданий и сооружений или полога леса и требовать вмешательства оператора в автоматизированный процесс ее построения. Поэтому, например, в зарубежной литературе, посвященной цифровым фотограмметрическим методам создания ЦМР, принято различать собственно «цифровую модель рельефа»

(Digital Terrain Model, DTM; Digital Elevation Moldel, DEM) и «цифровую модель поверхности» (Digital Surface Model, DSM), понимая под последней «рельефоид» – откорректированный (нерафинированный) набор высотных данных, отражающих внешнюю поверхность крон или крыш зданий, а также любых иных «надповерхностных» рельефов [Морфология рельефа, 2004].

Помимо фотограмметрии данные дистанционного зондирования широко используются при создании систем виртуальной реальности для «обтягивания» (драпировки) трёхмерных моделей рельефа с целью придания «реалистичности» модели (см. рис. 6, 7). При использовании разновременных ДДЗ такие модели весьма показательны при изучении динамики геосистем (рис. 32–33).

Параметры космических систем, поставляющих ДДЗ, приведены в табл. 6.

Рис. 32. Фрагмент трёхмерной модели долины Томи в районе Лагерного сада (см. рис. 16), драпированной аэрофотоснимком 1954 г.

–  –  –

2.3.1. Использование геодезических приборов Несмотря на быстрый прогресс систем дистанционного зондирования, материалы полевых съёмок по-прежнему остаются одним из самых точных источников данных для ЦМР. В последнее время инструментарий полевых съёмок существенно модернизировался. Вкратце рассмотрим основные инструменты.

Дальномеры используются для измерения расстояний. Сюда относятся рулетки (стальные, фиберглассовые и тканевые) и лазерные дальномеры. Лазерный дальномер излучает лазерный луч, который отражается от измеряемого объекта, и засекает с высокой точностью время хода луча.

После этого на основе измеренного времени дальномер вычисляет расстояние до объекта [Скворцов А.В., 2006].

Оптические нивелиры предназначены для измерения превышений. Нивелир состоит из вращающегося вокруг вертикальной оси горизонтального круга, на котором установлена горизонтальная зрительная труба.

Лазерные уровни (лазерные нивелиры) предназначены также для измерения превышений. Лазерный уровень состоит из горизонтального быстровращающегося круга, на котором установлен лазерный излучатель.

Перед началом работы лазерный уровень устанавливается оператором горизонтально с помощью регулировочных винтов и встроенного уровня.

После включения прибора в пространстве вокруг него образуется красная плоскость, видимая человеческим глазом. Для измерения уровня Земли в любой требуемой точке вокруг прибора нужно установить в этой точке обычную измерительную линейку. После этого остаётся записать значение, указываемое лазерным лучом в месте его пересечения с линейкой.

Теодолиты позволяют измерять вертикальные и горизонтальные углы. Прибор состоит из вращающегося вокруг вертикальной оси горизонтального круга (лимба) с алидадой, на подставки которой опирается горизонтальная ось вращения зрительной трубы и вертикального круга.

Перед началом работы с теодолитом оператор должен установить его строго горизонтально с помощью встроенного в прибор уровня, вращая регулировочные винты. После этого можно выполнять съёмку. Для этого оператор должен навести визир оптической трубы прибора на отражатель или измеряемый объект, а затем записать вертикальный и горизонтальный углы, показываемые прибором.

Тахеометром называют теодолит, совмещённый с дальномером. Современные электронные тахеометры оснащаются микрокомпьютерами, которые показывают на дисплее вычисленные углы и расстояния, а также могут сразу же преобразовывать их в координаты на местности. Тахеометры бывают отражательные и безотражательные. Отражательные тахеометры требуют для своей работы отражателей, устанавливаемых на вешках. Безотражательные тахеометры используют в своей работе мощный лазерный луч, который может отражаться от любых объектов на местности [Скворцов А.В., 2006].

Лазерные сканеры по своим функциям похожи на электронные безотражательные тахеометры (измеряют углы и расстояния до любых объектов), но они выполняют измерения не по одной точке, указываемой оператором, а сразу пакетами. Сканеры перемещают лазерный луч по горизонтали и вертикали, снимая подряд все объекты, попадающиеся на пути. В результате образуется плотная сеть точек съёмки.

2.3.2. Использование данных мобильных приёмников систем спутникового позиционирования В качестве данных для ЦМР постепенно приобретают популярность и данные, полученные с помощью приёмников систем спутникового позиционирования. В настоящее время широко используются данные с американской системы GPS. Российская система ГЛОНАСС находится в стадии восстановления спутниковой группировки. Идут работы по развёртыванию европейской системы Galileo. Заявил о создании своей системы спутникового позиционирования и Китай.

Системы спутниковой навигации используются, как правило, для определения координат. При этом точность определения координат зависит от количества и типов приёмников. Мобильные приёмники (рис. 34) обеспечивают невысокую точность – обычно 4–10 м. Однако их низкая стоимость (от 100 долл.) обеспечивает им широкое распространение.

Стационарные приёмники стоят на порядок дороже, но обеспечивают гораздо более высокую точность (в паре – до сантиметров). В некоторых мобильных приёмниках (например, серии Garmin Etrex Vista) содержатся функции измерения высот и построения профилей рельефа, как правило, на основе встроенного барического высотомера. Однако его точность мала – обычно несколько метров по высоте и сильно зависит от погодных условий и возможности калибровки. Поэтому высотомер имеет смысл использовать лишь в горных районах на маршрутах с большим перепадом высот и при работах, не требующих высокой точности. Но с учётом наличия пространственной привязки эти данные могут представлять интерес при создании ЦМР.

Рис. 34. Общий вид мобильного GPS-приёмника Garmin Etrex

Так как большинство GPS-приёмников зарубежного производства используют параметры эллипсоида WGS-84 и картографической проекции UTM, то важной особенностью при выборе GPS-приёмника является возможность задать свои параметры эллипсоида, системы координат и картографической проекции. Это позволит, например, настроить приёмник для работы в проекции Гаусса–Крюгера и системе координат 1942 г. (эллипсоид Красовского) с целью проводить измерения в той же проекции, что и отечественные топокарты.

3. ПРОГРАММНОЕ И АППАРАТНОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЦМР

В мире используется довольно большое число программных продуктов для создания и анализа ЦМР. Все они существенно отличаются по функциональным возможностям и цене. Тем не менее, эти программные средства можно попытаться объединить в несколько классов.

Модули мощных полнофункциональных дорогостоящих ГИСпакетов имеют самые широкие возможности по моделированию поверхностей. Как правило, они поставляются за дополнительную плату в качестве надстройки над популярными программными комплексами и поэтому наиболее распространены в мире. В качестве примеров можно привести модули Spatial Analyst, 3D Analyst, Geostatistical Analyst ГИСпакета ArcGIS (ESRI Inc.), Vertical Mapper программы MapInfo (MapInfo Corp.), Autodesk Map 3D системы AutoCAD (Autodesk Inc.), Terrain пакета GeoMedia (Intergraph Corp.). Сравнительная характеристика функциональных возможностей этих модулей в составе ГИС-пакетов приведена в табл. 7.

Программы для создания систем виртуальной реальности имеют узкую направленность на компьютерную анимацию с использованием трёхмерных моделей рельефа и редко включают широкий набор аналитических функций. Из подобного класса программного обеспечения наибольшую популярность в мире приобрели: программа Virtual GIS, входящая в состав полнофункционального комплекса ERDAS Imagine (Leica Geosystems), комплексы MultiGen Creator Terrain Studio и MultiGen Vega Prime (MultiGen-Paradigm), программы ArcScene и ArcGlobe ГИС-пакета ArcGIS (ESRI Inc.), а также модуль SiteBuilder 3D (MultiGen-Paradigm) для ArcGIS. Подробно функциональные возможности этих программ рассматриваются в следующей главе.

Узкоспециализированные программные продукты для работы с ЦМР широко распространены благодаря низкой стоимости. Наиболее известны пакеты программ Surfer (Golden Software Inc.) и MicroDEM / Terra Base (U.S. Naval Academy). Как правило, они включают функции создания ЦМР различными методами и построения тематических карт на их основе (см. рис. 4).

<

–  –  –

Наконец, в особый класс можно выделить программы для выполнения отдельных операций создания или обработки ЦМР. Сюда относятся, например, векторизаторы для автоматической и полуавтоматической оцифровки растровых файлов сканированных карт. Из векторизаторов популярны отечественные программы Easy Trace (EasyTrace Group) и MapEDIT (Резидент).

Среди аппаратного обеспечения для создания и работы с ЦМР ещё сравнительно недавно преобладали дорогостоящие графические рабочие станции на базе платформ IBM, Silicon Graphics, Sun Microsystems или Hewlett-Packard, функционирующие под UNIX-подобными операционными системами. Однако быстрый рост производительности персональных компьютеров (ПК) привёл к тому, что почти все производители программного обеспечения для ЦМР перевели линейки своих программных продуктов под управление операционных систем семейства Microsoft Windows. Современные быстродействующие ПК уже способны обрабатывать виртуальные модели местности в режиме реального времени.

Важнейшие компоненты аппаратного обеспечения ПК для работы с ЦМР – это центральный процессор, подсистема дисковой памяти и видеокарта. От мощности центрального процессора зависит скорость расчёта и обработки ЦМР. Большой прорыв в скорости работы процессоров происходит в последнее время в связи с внедрением 64-битных вычислений и многоядерных технологий (например, Intel Core Duo и Core Quad).

Жёсткий диск (винчестер) зачастую в современных ПК является «узким бутылочным горлышком» в передаче данных. Ведь скорость считывания информации в современных винчестерах 70–80 Мб/с, а скорость передачи данных между процессором и оперативной памятью ПК достигает 10 Гб/с и более. Частично решить эту проблему можно за счёт использования RAID-массивов из быстродействующих SCSI или SATA дисков (например, SATA-дисков WD Raptor со скоростью вращения 10 000 об./мин).

Видеокарта существенно влияет на производительность при трёхмерном моделировании. При этом почти все соответствующие программы используют OpenGL-драйвер. Скорость работы в OpenGL-режиме является определяющим фактором при выборе видеокарты. Из массовых видеокарт традиционно лучше работают с OpenGL видеокарты на базе чипов NVidia (в отличие от ATI/AMD и других производителей). Серьёзно увеличивают производительность видеоподсистемы ПК технологии «двойных» видеокарт [SLI (NVidia), CrossFire (ATI/AMD)]. Профессиональные видеокарты имеют драйвера, сертифицированные ведущими производителями программного обеспечения ГИС, но стоят гораздо дороже.

4. ТРЁХМЕРНЫЕ МОДЕЛИ И ВИРТУАЛЬНЫЕ

ГЕОИЗОБРАЖЕНИЯ

Одно из самых быстроразвивающихся направлений использования ЦМР – это трёхмерное моделирование. Ведь в отличие от двумерной карты, трёхмерные модели рельефа позволяют отчётливо увидеть воочию и визуально оценить форму и «пластику» рельефа, границы геоморфологических единиц (см. рис. 14, 16, 35) и даже особенности строения речного русла (рис. 36).

Рис. 35. Фрагмент трёхмерной модели рельефа окрестностей д. Малая Сыя в Июсском природном парке (Хакасия). Красными стрелками показан уступ второй надпойменной террасы р. Белый Июс Для большей «реалистичности» трёхмерных моделей часто используют драпировку их векторными объектами, топографическими картами и аэрокосмическими снимками (см. рис. 6, 7, 32, 33, 37–40).

–  –  –

Рис. 37. Трёхмерное изображение Гонконга, созданное на основе данных SRTM и драпированное космическими снимками Landsat [http://worldwind.arc.nasa.gov/screenshots-sl.html] Рис. 38. Трёхмерная модель района рудника Коммунар (Хакасия), драпированная топографической картой Рис. 39. Трёхмерная модель района рудника Коммунар (Хакасия), драпированная космическим снимком SPOT Рис. 40. Трёхмерное изображение г. Пинос и долины р. Сан-Хоакин (Калифорния), созданное на основе данных SRTM и драпированное космическими снимками Landsat [http://srtm.usgs.gov/srtmimagegallery/mtpinos.php] Дальнейшее развитие трёхмерного моделирования и анимационных технологий привело к созданию виртуальных геоизображений, сочетающих свойства карты, перспективного снимка, блок-диаграммы и компьютерной анимации. Этот термин имеет несколько смысловых оттенков: возможный, потенциальный, не существующий, но способный возникнуть при определенных условиях, временный или непродолжительно существующий, а главное – не реальный, но такой же, как реальный, неотличимый от реального [Берлянт А.М., 2001, 2006].

В машинной графике визуализация виртуальной реальности предполагает, прежде всего, применение эффектов трёхмерности и анимации.

Именно они создают иллюзию присутствия в реальном пространстве и возможности интерактивного взаимодействия с ним.

Для создания и визуализации виртуальной модели местности (ВММ) с достаточно высокой степенью реалистичности требуется применение программ, способных обрабатывать трехмерные объекты, драпированные («обтянутые») текстурой (растровыми картами либо снимками).

Все существующие программы, предоставляющие подобные возможности, могут быть разделены на несколько типов [Геоинформатика, 2005]:

A. CAD-пакеты, предназначенные для черчения или проектирования (не для картографии), содержащие встроенные функции для визуализации трехмерных объектов;

Б. Программы для создания 3D-графики и видеоэффектов;

B. Картографические программы (ГИС-пакеты).

CAD-пакеты (AutoCAD, Microstation и т.п.), как правило, не позволяют создавать полноценные ВММ в силу того, что они просто не предназначены для этого, однако при необходимости в них можно создать трехмерную модель рельефа, драпированную текстурой, а также добавить в модель дополнительные объекты (дома, сооружения). Пакеты позволяют визуализировать модель с любого ракурса либо вращать ее перед наблюдателем [Геоинформатика, 2005].

В отличие от пакетов систем автоматизированного проектирования, программы для создания трехмерной графики и видео (такие, как 3DStudio MAX) не столь ограничены в функциях. В этих пакетах можно создать любую, сколь угодно близкую к действительности модель местности, несмотря на то, что программы этого типа не предназначены для выполнения картографических функций (не поддерживается привязка растров, картографические проекции, послойное представление данных, базы данных и пр.). К основным недостаткам этих пакетов относится невозможность облета местности в реальном времени, т.к. просчет каждого кадра может занимать от нескольких секунд до нескольких часов. Также затруднительно создание обширных детальных моделей местности (модель, соответствующая по размерам и детальности среднему листу карты масштаба 1:200 000, является очень большой моделью). Однако качество графики, получаемой в результате, очень высоко.

Среди программного обеспечения ГИС, позволяющего создавать ВММ, следует отметить программу Virtual GIS, входящую в состав полнофункционального комплекса ERDAS Imagine (Leica Geosystems), MultiGen, а также модуль 3D Analyst ГИС-пакета ArcGIS (ESRI). Данные пакеты позволяют текстурировать поверхности, наносить дополнительные объекты, проводить просчет сцены в реальном времени, поддерживают картографические системы координат и проекции. Из упомянутых программ наиболее богаты возможности MultiGen (табл. 8), однако обсчет больших сложных сцен в данной программе затруднен [Геоинформатика, 2005]. Возможности Virtual GIS меньше, однако на сегодняшний момент эта программа позволяет создавать наиболее крупные ВММ высокого разрешения, обсчитывая их в реальном времени и с хорошим качеством.

В настоящее время подавляющее количество моделей строится в общеземных прямоугольных системах координат (например, Гаусса– Крюгера), что облегчает добавление в модель новых данных. Однако построение модели в этом случае требует привязки всех данных, использованных в работе.

Для реалистичного представления местности современная виртуальная модель должна содержать следующую информацию [Геоинформатика, 2005]:

• данные о рельефе (ЦМР);

• растровые изображения земной поверхности (сканированные карты либо снимки);

• векторные данные;

• подписи;

• трехмерные объекты специального назначения (сложные модели, импортированные из других программ для создания трехмерной графики);

• дополнительные растровые изображения или анимации.

Одной из наиболее важных составляющих ВММ является ЦМР. Степень соответствия виртуальной модели реальной местности в основном зависит от точности передачи рельефа земной поверхности. Чем точнее и детальнее модель рельефа, тем более реалистична модель. Однако при визуализации трехмерных сцен на обсчет ЦМР может уходить от 50 до 98% вычислительных мощностей компьютера, и потому излишняя подробность при передаче земной поверхности нецелесообразна [Геоинформатика, 2005].

Степень подробности рельефа зависит от целей и возможностей создателя ВММ. Однако нужно отметить, что местность становится «узнаваемой» только при использовании данных масштаба 1:200 000 и крупнее. Модели, построенные по данным более мелкого масштаба, хорошо передают структуру хребтов в горных районах, однако узнаются эти хребты только при обзоре их с больших высот – в несколько раз выше самих хребтов (табл. 9).

При построении ЦМР по отечественным топокартам какого-либо масштаба разрешение регулярной модели рельефа должно составлять 0,4– 0,5 мм в масштабе карты. Более крупный шаг сетки приводит к потере «узнаваемости», более мелкий – к излишней трате машинных ресурсов без необходимости.

Таблица 8 Сравнение программ, позволяющих создавать виртуальные модели местности [Геоинформатика, 2005]

–  –  –

Оптимальным соотношением между разрешением цифровой модели рельефа и разрешением растров, которыми драпируется модель, является отношение 1:4–1:8, т.е. при разрешении ЦМР 100 м растр должен иметь разрешение 12–25 м на местности [Геоинформатика, 2005].

Среди способов визуализации трехмерных моделей местности наибольшую популярность получили следующие:

• Трехмерная статическая сцена (3D-вид).

• Облет в реальном времени.

• Объезд в реальном времени.

• Запись полета по траектории с возможностью смены направления полета в любой момент.

• Запись полета в видеофайл без возможности изменения направления полета.

Существуют различные мнения о целесообразности применения виртуальных моделей в картографии. Пока ВММ широко используются в учебном процессе, однако дальнейший рост детализации и реалистичности здесь не является необходимым. В большинстве случаев ВММ выполняет роль наглядного пособия.

Большую популярность ВММ приобрели на презентациях, и здесь степень реализма модели зависит от степени заинтересованности изготовителя модели в эффекте, который она должна произвести на потенциальных клиентов. Однако по своей сути она также недалека от прочих демонстрационных материалов, используемых на подобных мероприятиях.

Таким образом, сейчас наиболее вероятными областями практического применения виртуального моделирования являются [Геоинформатика, 2005]:

• создание культурно-исторических моделей, реалистично восстанавливающих исторические эпохи, события, ландшафты (для музеев, школ, вузов);

• обучение на тренажерных комплексах пилотов самолётов и водителей боевой техники управлению и ориентации на незнакомой местности (рис. 41);

• стратегическое планирование крупных хозяйственных проектов и войсковых операций (люди, принимающие в подобной ситуации решение, зачастую не обладают навыками работы с классическими картографическими материалами);

• рекламно-пропагандистская деятельность.

–  –  –

Рис. 41. Схема современного комплексного танкового тренажёра Эти направления на сегодняшний момент остаются практически единственными областями применения ВММ. Трехмерное представление данных и сложность в написании алгоритмов визуализации не позволяют проводить сколько-нибудь серьезный пространственный анализ на трехмерном изображении.

5. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ

РЕЛЬЕФА

5.1. Построение карт важнейших морфометрических показателей Так как ЦМР является компьютерной базой данных, где могут храниться данные не только о высоте, но и о крутизне и экспозициях склонов (как, например, в модели TIN), то построение соответствующих тематических карт происходит практически «на лету». Главной задачей становится правильное создание легенды построенной карты.

При создании легенды гипсометрической карты следует использовать традиционную общепринятую для подобных карт цветовую гамму: от тёмно-зелёных тонов к коричневым. Такая цветовая гамма входит в стандартный набор цветовых схем многих полнофункциональных ГИСпакетов. Диапазоны значений высот должны быть подобраны таким образом, чтобы условных знаков было не слишком много, но достаточно для передачи смысла карты.

В градациях лучше использовать круглые значения высот: например, через 10, 20, 50 или 100 м. Для придания эффекта «рельефности» часто используется теневая отмывка с заданным азимутом освещения (положения Солнца) (рис. 42). Теневая отмывка рельефа также используется для придания «реалистичности» трёхмерным моделям и виртуальным геоизображениям.

При классификации углов наклона на карте крутизны склонов необходимо учитывать правила и рекомендации геоморфологического картографирования [Геоморфологическое картирование, 1977; Заславский М.Н., 1987; Евсеева Н.С., Земцов А.А., 1990; Морфология рельефа, 2004]. Например, для равнинных территорий подходит следующая классификация (в градусах): менее 0,3; 0,3–1; 1–3; 3–5; 5–11; 11–30; 30–60;

более 60. При выборе цветовой гаммы следует использовать различные оттенки одного цвета.

При этом согласно принятым в картографии правилам, чем больше картографируемый показатель (в данном случае – уклон поверхности), тем темнее цвет (рис. 43).

–  –  –

Легенда к карте экспозиций склонов в большинстве ГИС-пакетов обычно создаётся автоматически путём классификации значений на 8 румбов по 45° и на плоские участки без выраженной экспозиции (рис. 44). Цвет также подбирается автоматически. Единственная сложность – в некоторых программах склоны северной экспозиции в легенде отмечаются дважды: 0–22,5° и 337,5–360°. Решить эту проблему можно только ручным редактированием легенды карты. При ручном подборе цвета надо использовать по возможности разный цвет (в отличие от легенды карты крутизны склонов), но соседние румбы должны иметь близкие оттенки цветовой гаммы.

5.2. Построение профилей поперечного сечения рельефа Имея цифровую модель рельефа, можно построить любой профиль поперечного сечения рельефа простым «протягиванием» мыши (рис. 45).

Такие профили можно сохранять в виде диаграмм (см. рис. 5) и использовать в различных документах.

–  –  –

Необходимо помнить, что точность профилей, построенных на основе цифровой модели рельефа, напрямую зависит от точности и корректности исходных данных для модели и часто заметно ниже, чем точность профилей, построенных в результате полевой инструментальной съёмки.

5.3. Вычисление направлений геохимических миграций на основе поверхностного стока и прогноз зон подтопления С помощью ЦМР можно смоделировать направления поверхностного стока (одна из стандартных функций большинства программ, работающих с ЦМР) и в результате рассчитать пути возможных геохимических миграций, например загрязняющих веществ. На рис. 46 показано использование цифровой модели рельефа для расчёта направлений поверхностного стока с целью определения участков возможного подтопления территории и развития заболачивания при строительстве объектов Чкаловского нефтяного месторождения в Томской области.

Рис. 46. Фрагмент трёхмерной модели Чкаловского нефтяного месторождения.

Красными стрелками показаны направления поверхностного стока, рассчитанные на основе ЦМР. Синими площадными знаками показаны участки возможного подтопления и заболачивания

–  –  –

При выборе смотровых площадок на туристских маршрутах большую помощь может оказать такая функция многих ГИС-пакетов, как построение карт зон «видимости» на основе ЦМР. В программе ArcScene комплекса ArcGIS (ESRI Inc.) даже реализована возможность «поставить» наблюдателя на какую-то точку модели рельефа и получить трёхмерное изображение того, что наблюдатель «увидит», находясь на этой точке (рис. 47 и 48).

–  –  –

Один из самых распространённых примеров использования цифровых моделей поверхности в нефтяной отрасли – расчёт пластового давления нефти в зоне отвода нефтяного месторождения на основе данных по скважинам и по контуру с построением соответствующих тематических карт и диаграмм.

Как правило, подобная задача осложняется тем, что во многих нефтегазодобывающих управлениях (НГДУ) карты скважин хранятся в закрытых форматах узкоспециализированных программных пакетов и нет возможности их конвертировать в формат ArcGIS.

Первым шагом в программу ArcMap добавляется слой событий – на основе полей с X и Y координатами базы данных по скважинам (рис. 49).

Вторым шагом производится экспорт добавленных точек скважин в формат ArcGIS (например, в шейп-файл) (рис. 50).

Рис. 49. Добавление слоя событий на основе полей с X и Y координатами базы данных по скважинам Рис. 50. Экспорт добавленных точек скважин в формат ArcGIS Путём атрибутивного запроса к базе данных слоя скважин выбираются скважины, у которых давление не равно нулю (рис. 51).

–  –  –

С помощью операции Merge слой скважин с ненулевым давлением объединяется со слоем точек контура с постоянным давлением и формируется слой исходных точек для интерполяции и построения цифровой модели поверхности, где в качестве Z-данных используется давление нефти (рис. 52).

Методом сплайна в модуле ArcGIS Spatial Analyst строится тематическая карта пластового давления нефти на месторождении (рис. 53).

На основе зональной статистики по «ячейкам» месторождения вычисляются средние, минимальные и максимальные значения давления нефти в каждой «ячейке» с построением соответствующих диаграмм (рис. 54).

Рис. 52. Слияние слоя скважин с ненулевым давлением со слоем точек контура с постоянным давлением с помощью инструмента Merge Рис. 53. Тематическая карта пластового давления нефти с изобарами

–  –  –

5.6. Автоматизированное выделение геоморфологических границ в долинах равнинных рек и вычисление среднего уклона геосистем Методика автоматизированного выделения геоморфологических границ в долинах равнинных рек на основе морфометрического анализа и вычисления среднего уклона ландшафтов будет рассмотрена на примере долины нижней Томи.

Для создания цифровой модели рельефа долины нижней Томи был выбран метод построения нерегулярной триангуляционной сети на основе триангуляции Делоне. В отличие от методов моделирования рельефа по регулярной сети опорных точек, триангуляция Делоне позволяет гораздо точнее передать грани рельефа речной долины (особенно уступы речных террас, тальвеги, овраги, долины малых рек), т.к. при использовании регулярной сети даже при малом шаге сети (5–10 м) неизбежно сильное сглаживание поверхностей и потеря структурных линий рельефа.

При этом достигается гораздо более эффективное использование компьютерной памяти для такой модели, т.к. триангуляция варьирует размер треугольников сети: на участках крутых склонов они маленькие, а на выровненных участках, обычно занимающих основную площадь речной долины, – большие.

Расчёт цифровой модели рельефа производился с помощью модуля ArcGIS 3D Analyst (ESRI Inc.). В качестве исходных данных использовались оцифрованные с топографических карт масштаба 1:25 000 горизонтали (всего 3 338 линий) и высотные отметки, включая урезы воды (всего 3 374 точки).

Чтобы избежать «псевдотреугольников» в модели TIN и точнее отобразить «пластику рельефа», в качестве дополнительных данных использовались полигональные и линейные объекты гидросети, оцифрованные с топокарт и топопланов масштабов 1:25 000 и 1:10 000 (всего 1 310 линий и 842 полигона), контуры озёр с известным урезом воды (всего 185), а также точечные объекты высот по материалам полевой съёмки. Объекты гидросети использовались при расчёте ЦМР как линии явного перегиба рельефа (рёбра треугольников), а полигоны озёр с известным урезом воды – как плоские поверхности замещения одной высотой. Введение дополнительных линий перегиба рельефа и точек высот значительно сократило число «псевдотреугольников» (см. рис. 26–27). В результате была построена нерегулярная триангуляционная сеть, состоящая из 1 042 373 треугольников с диапазоном абсолютных высот от 67,8 до 195 м (см. рис. 14). Она представляет собой компьютерную базу данных (34,7 Мб) по рельефу долины нижней Томи, где помимо высот для каждого треугольника сети хранится информация об угле наклона и экспозиции склона.

Цифровая модель рельефа позволила впервые для долины нижней Томи построить серию крупномасштабных карт ключевых показателей рельефа: гипсометрическую карту, карты экспозиций и крутизны склонов (см. рис. 42–44). С целью углубленного морфометрического анализа долинных геосистем полученные карты были конвертированы в растры формата GRID, представляющие собой регулярные сетки с шагом 5 м.

Размер шага регулярной сети 5 м был выбран как самый маленький, позволяющий относительно комфортно работать с моделью такой территории при современном уровне развития технических средств (объём данных – 608 Мб). В результате стала доступна «алгебра» растровых карт и детальный анализ рельефа по ячейкам 55 м.

На равнинных участках речных долин обычно наблюдается определённая взаимосвязь между абсолютными высотами и уклонами, т.к. уступы террас, как правило, находятся на одних и тех же абсолютных отметках. Для проверки этого был выполнен пространственный анализ гипсометрической карты по углам наклона на нижнем участке долины (как наиболее «равнинном»). С помощью модуля ArcGIS Spatial Analyst была проведена переклассификация растра (сетки) высот на зоны по 1 м высоты. Путём зональной статистики полученного растра по карте крутизны склонов был вычислен средний уклон для каждого диапазона высот (табл. 10).

–  –  –

При анализе табл. 10 заметны пять явных уступов рельефа со средними уклонами более 1° (выделены серым цветом). На абсолютных отметках до 70 м очень небольшие уклоны объясняются преобладанием плоских участков прирусловых отмелей. На абсолютных высотах 70–72 м наблюдается резкое увеличение средних уклонов, связанное, повидимому, с небольшим уступом центральной поймы. На абсолютных высотах 76–79 м вновь наблюдается увеличение средних уклонов – уступ первой надпойменной террасы Томи. Участки с абсолютными высотами 79–83 м характеризуются большой амплитудой средних уклонов (но все менее 1°), что объясняется фрагментарностью первой надпойменной террасы в низовьях Томи.

Очень чётко выражена вторая надпойменная терраса. Её уступ выделяется резким ростом средних уклонов на абсолютных высотах 83–89 м.

Также резко выделяется площадка второй террасы на абсолютных высотах 89–95 м с очень небольшими средними уклонами (менее 0,5°). Сильное увеличение средних уклонов на абсолютных высотах 95–102 м свидетельствует об уступе третьей надпойменной террасы.

Для площадки третьей надпойменной террасы характерно плавное снижение средних уклонов на абсолютных высотах 102–110 м. С абсолютных высот 110–111 м начинается склон междуречной равнины, имеющий с ростом высоты практически постоянный средний уклон 0,8–0,9°.

Таким образом, в результате взаимного пространственного анализа карт важнейших морфометрических показателей на нижнем участке долины Томи подтвердился вывод о тесной взаимосвязи абсолютной высоты участков долины со средним уклоном этих участков. Это значит, что с помощью автоматизированного морфометрического анализа можно существенно облегчить предварительное выделение высотных границ геоморфологических элементов речной долины, окончательная дифференциация которых должна обязательно проводиться с учётом материалов полевых исследований, карты четвертичных отложений, описаний геологических скважин и данных дистанционного зондирования.

Последним этапом исследования был расчёт морфометрических показателей долинных ландшафтов. В результате наложения цифровой ландшафтной карты на модель рельефа с помощью модуля ArcGIS Spatial Analyst была рассчитана зональная статистика для долинных геосистем ранга урочищ по карте крутизны склонов и определён средний уклон каждого урочища, что позволило оценить степень дренированности геосистем и снизить субъективизм при характеристике рельефа в названии урочища. Так, урочища со средним уклоном менее 0,2° были определены как плоские участки; 0,2–0,5° – выровненные участки и более 0,5° – пологонаклонные участки. На основе анализа средних углов наклона геосистем был сделан вывод о лучшей дренированности геосистем верхнего участка долины нижней Томи (с. Ярское – г. Томск), где средний уклон геосистем составил 0,92° против 0,58° у геосистем нижнего участка (г. Томск – устье Томи).

ТЕСТЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие тематические карты можно быстро создавать на основе ЦМР?

а) Карты высот и геохимических миграций.

б) Карты продольного и поперечного расчленения рельефа.

в) Карты крутизны и экспозиций склонов.

г) Карты средних и максимальных уклонов геосистем.

2. Выберите правильный перечень методов расчёта ЦМР:

а) Триангуляция Делоне, средневзвешенная интерполяция, кригинг.

б) Кригинг, опорная триангуляция, логарифмический.

в) Курватура, сглаживание, сплайны пятого порядка.

г) Триангуляция Криге, сплайновый, аппроксимирующий.

3. Какие операции позволяют проводить цифровые модели рельефа?

а) Расчёт оптимального маршрута транспорта.

б) Вычисление возраста горных пород.

в) Расчёт скорости полёта над горными массивами.

г) Расчёт уровней и площадей затопления.

4. Что такое ЦМР?

а) Цифровое представление трёхмерных пространственных объектов в виде трехмерных данных, образующих множество высотных отметок.

б) Цифровое представление двумерных пространственных объектов в виде трехмерных данных, создающих регулярную сеть высот.

в) Компьютерная трёхмерная модель.

г) Разновидность компьютерной анимации.

5. Выберите пример сплошного геополя:

а) Поле загрязнения радионуклидами.

б) Ареал обитания канадского волка.

в) Атмосферное давление.

г) Плотность населения.

6. ЦМР какой страны создавалась в формате DEM?

а) Дания.

б) Канада.

в) Израиль.

г) США.

7. Что такое гридинг?

а) Операция по пересчету регулярных данных высот в узлы нерегулярной сети высот.

б) Операция по пересчету нерегулярных данных высот в узлы триангуляционной сети.

в) Операция по пересчету триангуляционных данных в узлы нерегулярной сети высот.

г) операция по пересчету нерегулярных данных высот в узлы регулярной сети высот.

8. Что определяет пространственное разрешение модели GRID?

а) Количество элементов (пикселов).

б) Шаг сетки.

в) Масштаб карты.

г) Разрешение сканирования исходной карты.

9. Какой из районов лучше всего подходит для моделирования в формате GRID?

а) Территория с активными эрозионными процессами.

б) Долина реки.

в) Горная территория.

г) Равнинная территория.

10. Выберите одно из преимуществ модели TIN:

а) Быстрая прорисовка на экране.

б) Сглаживание поверхности.

в) Быстрый вывод на печать.

г) Более эффективное использование компьютерной памяти.

11. Что такое «псевдотреугольники»?

а) Пикселы с нулевой высотой в модели GRID.

б) Равносторонние треугольники, возникающие в модели TIN.

в) Плоские участки с нулевым уклоном, возникающие в модели TIN.

г) Плоские участки с нулевой высотой, возникающие в модели TIN.

12. Какая картографическая проекция используется на отечественных топографических картах?

а) Универсальная продольная Меркатора.

б) UTM.

в) Гаусса–Крюгера.

г) Нет единой проекции, выбор проекции зависит от масштаба карты.

6. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ

ДАННЫХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЦМР (ВЕКТОРИЗАЦИЯ)

С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ EASY TRACE

(EASYTRACE GROUP) Первым и одним из самых трудоёмких этапов работы с картографическими данными на компьютере является перевод информации с бумажных оригиналов в цифровую векторную форму. Ранее для этих целей использовались специальные устройства – дигитайзеры, состоящие из планшета, являющегося рабочей поверхностью, и светового пера или кругового курсора, являющихся устройствами ввода данных (рис. 55). С помощью программного обеспечения дигитайзер позволяет преобразовывать траекторию движения руки оператора в формат векторной графики.

Рис. 55. Дигитайзер

Однако цифрование карт с помощью дигитайзера требует больших затрат времени и поэтому в последнее время используется редко. Широкое распространение получил способ сканирования карт с последующей полуавтоматической векторизацией с помощью программ-векторизаторов. Задачей векторизации является более полный и точный ввод данных с исходного материала с одновременным формированием дугово-узловой структуры (построением топологии) и параллельным вводом атрибутики.

Обычно процесс векторизации растрового картографического изображения состоит из следующих этапов:

1) географическая привязка растров (геометрическая коррекция и объединение растровых фрагментов);

2) подготовка растров к векторизации (бинаризация, пастеризация, чистка растров и создание тематических слоёв из цветных растров);

3) векторизация в полуавтоматическом и ручном режимах;

4) редактирование слоёв и проверка топологической корректности;

5) экспорт векторных данных в ГИС.

Далее в качестве примера будет детально рассмотрен процесс векторизации горизонталей и высотных отметок с растровой топокарты в программе Easy Trace отечественной фирмы Easy Trace Group. Приведённые ниже упражнения существенно помогут студентам-географам освоить сложный процесс создания электронных векторных карт для последующей работы с ними в ГИС-пакетах с целью создания ЦМР.

Лабораторная работа № 1: Знакомство с программой Easy Trace

Easy Trace является пакетом программ для полуавтоматической интерактивной векторизации цветных и чёрно-белых растровых изображений, работающим в среде операционной системы Microsoft Windows.

В основе технологии, реализованной в векторизаторе Easy Trace, лежит мозаичное растрово-векторное поле практически неограниченных размеров. Размеры отдельных растров могут превышать 2 Гб и иметь любую глубину цвета. Многослойная растровая мозаика может состоять из произвольной комбинации растров различной цветности и масштаба.

Количество векторных слоёв не ограничено, а каждый слой может содержать до миллиона объектов. Программа работает с большинством распространённых растровых форматов: PCX, BMP, TIFF, JPEG, CALS, CIT и поддерживает экспорт векторных данных в форматах SHP, DXF, MIF, GEN, DGN, CSV, ASC, TOP. Таким образом, векторизатор Easy Trace совместим с наиболее распространённым программным обеспечением ГИС и САПР: ArcGIS, ArcInfo, ArcView GIS, MapInfo, WinGIS, AutoCAD, MicroStation и др.

Интерфейс программы Easy Trace представлен на рис. 56. Он включает строку меню, содержание которой меняется в зависимости от того, какой файл загружен: растровый или векторный.

–  –  –

Панель файла содержит команды Создать, Открыть и Сохранить.

Панель трассировки служит для выбора режима векторизации (трассировки) линий.

Панель инструментов, как и меню, является динамической панелью, меняясь в зависимости от того, какой файл загружен: растровый или векторный.

Панель вида содержит команды перерисовки и различных вариантов масштабирования.

Панель управления находится в нижней части экрана и предназначена для управления параметрами текущего инструмента векторизации.

Панель режимов служит для управления текущими режимами отображения изображения на экране.

Строка состояния служит для вывода сообщений о выполняемых командах и возможных вариантах действий.

Рабочая область ограничена двойной рамкой скроллинга, с помощью которого осуществляется перемещение по растрово-векторному полю.

Лабораторная работа № 2: Создание нового проекта

Шаг 1: Перед началом работ по векторизации в Easy Trace топокарты необходимо определить координаты района в картографической проекции карты (как правило, проекции Гаусса–Крюгера). Для этого необходимо найти на топокарте узел километровой сетки с указанными координатами в километрах (см. рис. 21). Также следует примерно рассчитать крайние координаты интересующей территории (на случай последующего добавления в проект Easy Trace новых топокарт).

Шаг 2: В меню Файл выбрать команду Новый проект, при этом в открывшемся диалоговом окне Создание проекта – Шаг 1: Определение прототипа нажать Далее (рис. 57).

Рис. 57. Диалоговое окно Определение прототипа

Шаг 3: В появившемся диалоговом окне Создание проекта – Шаг 2:

Определение системы координат (см. рис. 58) выбрать масштаб топокарты (например, 1:25 000), единицы измерения (м), DPI виртуального растра – разрешение, с которым карта была сканирована (300), координаты левого нижнего (630 000; 6 000 000) и правого верхнего (680 000;

6 050 000) углов проекта. При задании X-координаты номер зоны проекции Гаусса–Крюгера можно опустить (только если не планируется использование в проекте топокарт различных зон). Размеры поля проекта лучше указать с небольшим запасом. Однако если на интересующий район планируется векторизовать всего 3–4 листа топокарты 1:25 000, то размер поля не имеет смысла задавать больше, чем 50x50 км (например, координаты Х от 630 000 до 680 000). Направления осей координат оставить по умолчанию. Нажать Далее.

Рис. 58. Диалоговое окно Определение системы координат Шаг 4: В появившемся диалоговом окне Создание проекта – Шаг 3: Подключение растра (рис. 59) выбрать Я сделаю это позже и нажать Готово.

–  –  –

Шаг 5: Сохранить проект в своей папке с помощью команды Сохранить на панели или в меню Файл. Расширение файла проекта Easy Trace – JET.

Лабораторная работа № 3: Подключение растра сканированной топокарты и его привязка к проекту Шаг 1: Открыть файл растра топокарты (например, Топокарта.tif) с помощью команды Открыть растр меню Файл. Используя километровую сетку карты, определить крайние левые, правые, верхние и нижние значения этой сетки, выходящие за пределы карты, т.е. не попадающие на карту и выписать эти значения в тетрадь. Закрыть окно растра (не закрывая окно проекта).

Шаг 2: В меню Проект выбрать команду Добавить растр.

Откроется диалоговое окно Привязка растра – Шаг 1: Метод привязки, в котором надо выбрать один из способов привязки:

• Без коррекции (в заданную точку проекта). Указать координаты верхнего левого угла добавляемого растра, масштаб привязываемой карты и разрешение, с которым эта карта была сканирована (DPI).

• Регистрация с использованием файла привязки (в случае, если растр уже привязывался в каком-то ГИС-пакете и имеется файл привязки).

• Коррекция по регулярной сетке опорных точек (используется, когда растр содержит точки привязки в виде сетки с одинаковым шагом).

• Коррекция по произвольному набору опорных точек (используется, когда надо привязать растр по нерегулярно расположенным на карте точкам с известными координатами).

Установить опцию Коррекция по регулярной сетке опорных точек (рис. 60). Нажать кнопку Далее.

–  –  –

Шаг 4: После добавления растра появляется окно Привязка растра – Шаг 3: Параметры сетки опорных точек (рис. 62), в котором необходимо установить координаты (X, Y) левого нижнего и правого верхнего узлов регулярной сетки на карте (вычисленные в шаге 1), а также координаты начала сетки и шаг сетки – 1 000 м. Нажать кнопку Далее.

Рис. 62. Диалоговое окно Параметры сетки опорных точек

Шаг 5: В диалоговом окне Привязка растра – Шаг 4: Определение опорных точек (рис. 63) задать значение DPI растра: 300. На растре в каждом узле сетки надо проставить опорные точки. При простановке первой опорной точки (верхнего левого узла километровой сетки карты) в появившемся небольшом окошке надо указать её координаты (см.

рис. 63). Установленные точки будут отображаться в окне Привязка растра – Шаг 4: Определение опорных точек. Для точности вводить опорные точки лучше при увеличении 200%.

Рис. 63. Определение опорных точек привязки растра

Шаг 6: После ввода всех опорных точек в окне Привязка растра – Шаг 4: Определение опорных точек становится доступной кнопка Correct. Необходимо нажать её. Эта кнопка запускает процесс исправления растра, т.е. корректирует пикселы растра согласно введённой сетке опорных точек. Процесс можно прервать, нажав кнопку STOP, появляющуюся одновременно с началом коррекции. По окончании коррекции на исправленном растре появится сетка, позволяющая убедиться в качестве коррекции.

Шаг 7: Если качество коррекции устраивает, в окне Привязка растра – Шаг 4: Определение опорных точек необходимо нажать кнопку Далее. Программа предложит сохранить откорректированный файл и откроет диалоговое окно, в котором надо указать свою папку. Сохранить файл можно под тем же именем и в том же формате (например, Топокарта.tif) (рис. 64). Нажать кнопку Далее.

–  –  –

Шаг 8: Растры других листов топографической карты добавляются и привязываются аналогично, т.е. повторить шаги 1–7 этого упражнения.

При этом для каждого нового растра в окне Привязка растра – Шаг 3:

Параметры сетки опорных точек необходимо указать соответствующие координаты (X, Y) левого верхнего узла регулярной сетки на карте (координаты можно рассчитать предварительно по количеству шагов сетки от левого верхнего узла соседней, уже привязанной, топокарты).

Лабораторная работа № 4: Бинаризация и чистка растра

Векторизовать линии на чёрно-белом растре значительно быстрее и удобнее. Однако это не всегда возможно, поскольку исходным материалом для векторизации в большинстве случаев являются цветные растры.

Поэтому в программе EasyTrace предусмотрен инструмент Бинаризация.

Бинаризация растра предназначена для выделения из цветного изображения тематического чёрно-белого слоя. Например, из растра цветной топокарты можно выделить двухцветный слой горизонталей или рек и сохранить его в виде отдельного двухцветного (бинарного) растра. При этом после такой операции интересующие объекты карты (например, горизонтали) будут представлены одним цветом, а все остальные объекты, которые на исходной карте имели другие цвета (все, кроме коричневого) – другим.

Шаг 1: В меню Файл выбрать команду Открыть растр. В диалоговом окне Открыть выбрать в своей папке растровый файл топокарты (например, Топокарта.tif.).

Шаг 2: В меню Редактирование выбрать команду Бинаризация или на панели инструментов нажать кнопку (рис. 65). На рабочем поле появится панель управления данного инструмента (снизу под рабочим окном), и курсор приобретёт форму пипетки. Панель управления включает маски, параметры бинаризации и т.д.

Кнопка Бинаризация

–  –  –

Рис. 65. Окно проекта при работе с инструментом Бинаризация Шаг 3: В панели управления нажать Параметры и ввести цвет слоя, который желательно установить контрастным по отношению к исходному растру, например, красно-коричневым или розовым (рис. 66). Чтобы на цветном изображении выделить тематический слой, необходимо в поле Маски (см. рис. 65) добавить все цветовые оттенки, из которых он состоит. Совокупность цветовых оттенков как раз и представляет собой тематический слой, который можно выделить в двухцветный растр. Цвета добавляются путём выбора пипеткой нужного цвета на растре. Например, для горизонталей надо постараться аккуратно указать пипеткой на карте поочерёдно те пикселы, которые будут близки по цвету (цветовые оттенки от бледно-розового до тёмно-красного и коричневого). При этом прямо на растре будет видно, какие точки уже выделены, а какие нет (см.

рис. 65). Выбор цвета рекомендуется выполнять при увеличении 400– 800%. Ошибочный выбор можно отменить, используя команду Отменить из дополнительного меню Режимы (рис. 67), появляющегося при нажатии правой кнопки мыши.

–  –  –

Шаг 5: Сохранить бинарный растр. В меню Файл выбрать команду Сохранить. В открывшемся диалоговом окне указать свою папку и дать имя файлу (например, Топокарта-горизонтали.tif).

Шаг 6: Обязательно следует провести операцию чистки растра – удаления лишних одиночных пикселов («мусора») и, наоборот, «латания дыр» в линейных объектах. Для этого в меню Редактирование выбрать команду Чистка растра или на панели инструментов нажать кнопку.

После выбора команды появляется диалоговое окно Чистка растра (рис. 69), в котором задаются параметры фильтрации.

Рис. 69. Диалоговое окно Чистка растра

Каждый пиксел на растровом поле соседствует с восьмью другими.

Если чёрный пиксел имеет больше белых соседей, чем указано в окне Чистка растра, он будет залит. Аналогично, если белый пиксел имеет меньшее число соседствующих с ним белых пикселов, чем указано, он будет удалён. Настройка чистки растра зависит от качества исходного оригинала карты, разрешения при сканировании и типа объектов векторизации. Подбирать её следует экспериментально. При этом можно сделать несколько попыток, не сохраняя полученный растр и используя команду Отменить меню Редактирование.

При векторизации горизонталей с топокарт опытным путём было установлено, что следует удалять пикселы, имеющие менее 2 соседей, а добавлять пикселы, имеющие более 6 соседей на равнинной территории с редкими горизонталями и более 7 соседей на горных территориях с частыми, почти сливающимися горизонталями [Хромых В.В., 2000]. С помощью данной команды можно заметно улучшить качество бинарного растрового изображения (рис. 70). Следует, однако, иметь в виду, что слишком глубокая фильтрация может привести к исчезновению тонких линий.

Рис. 70. Бинарный растр после операции чистки (сравнить с рис. 68)

Шаг 7: Сохранить очищенный бинарный растр. В меню Файл выбрать команду Сохранить. В открывшемся диалоговом окне указать свою папку и файл Топокарта-горизонтали.tif, т.е. заменить уже имеющийся файл.

Шаг 8: Закрыть растры Топокарта.tif и Топокарта-горизонтали.tif.

Лабораторная работа № 5: Векторизация (трассировка) растра

Шаг 1: Подключить растр Топокарта-горизонтали.tif к проекту: в меню Проект – Добавить растр. В появившемся диалоговом окне Метод привязки выбрать в своей папке файл Топокарта-горизонтали.tif. После этого надо остановить свой выбор на опции Без коррекции (рис. 71). Нажать Далее и выбрать Использовать параметры ранее зарегистрированного растра (рис. 72). Выбрать растр Топокарта.tif, нажать Далее и Готово.

<

–  –  –

Шаг 2: В меню Проект выбрать команду Слои проекта. В диалоговом окне Настройка слоёв проекта задать имя векторному слою – горизонтали, тип линии – сплошной, цвет – красный (рис. 73).

–  –  –

Шаг 3: В меню Проект выбрать команду Базы данных. В открывшемся диалоговом окне Каталог баз данных необходимо задать путь к своей папке (рис. 74), т.е. указать папку, в которой будут храниться атрибуты векторных объектов (например, высоты) в формате DBF-файла.

Нажать ОК.

Рис. 74. Диалоговое окно Каталог баз данных

Шаг 4: Появится диалоговое окно База данных проекта, в котором для каждого векторного слоя указаны соответствующие базы данных (БД) точек и БД линий. Если окно База данных проекта открывается впервые, то соответствующие ячейки в таблице будут пустыми, и их необходимо заполнить, предварительно выделив нужный векторный слой (горизонтали) и нажав поочерёдно на кнопки Таблица точек и Таблица линий (рис. 75).

Рис. 75. Диалоговое окно База данных проекта

Шаг 5: После нажатия на кнопку Таблица точек появится диалоговое окно Атрибуты точек слоя «горизонтали». В поле Таблица ввести название файла – высоты (под этим именем и с расширением DBF в вашей папке будет храниться файл атрибутивной информации для точечных объектов слоя горизонтали). Нажать кнопку Вставить атрибут (после выделенного) и, сделав двойной щелчок мышью в первой ячейке новой строки, ввести: высота (рис. 76). Так называется столбец в БД точечных объектов, в котором будут храниться значения высотных отметок топокарты.

Имя поля не должно превышать 10 знаков. Тип поля необходимо указать Float, что означает числа с плавающей запятой (т.е. десятичные).

Размер поля – это максимальное число цифр в числе, включая запятую.

Например, для высотной отметки 256,8 длина поля равна 5. Если высоты на карте не превышают 1000 м, то длину поля не имеет смысла выбирать более 5, т.к. большая длина поля увеличивает размер файла БД. В поле Дес. знаков указывается максимальное количество цифр после запятой.

Как правило, на топокарте высоты подписаны с одной цифрой после запятой, поэтому в этом поле надо поставить 1. Нажать дважды ОК, закрыв два диалоговых окна.

Рис. 76. Диалоговое окно Атрибуты точек слоя «горизонтали»

Шаг 6: После нажатия на кнопку Таблица линий (см. рис. 75) повторить шаг 5, но только в диалоговом окне Атрибуты полилиний слоя «горизонтали». При этом в поле Таблица ввести название файла – горизонтали. Все параметры поля ввести аналогично БД точек.

Шаг 7: Чтобы начать трассировку горизонталей, необходимо выбрать инструмент векторизации кривых линий (кнопка Трассировщик кривых ).

Шаг 8: На панели управления инструментом (снизу рабочего поля) сделать активным векторный слой горизонтали и ввести в поле Z-координата абсолютную высоту горизонтали, которую планируется векторизовать: например, 150 м (рис. 77). При этом необходимо помнить, что при векторизации каждой новой горизонтали надо менять Z-координату.

Рис. 77. Окно проекта в режиме векторизации

Шаг 9: Выбрать автоматический режим трассировки (кнопка ) на панели управления и установить курсор прямо на векторизуемую горизонталь. Программа начнёт автоматическую векторизацию. Прервать процесс оцифровки можно, нажав на правую кнопку мыши. Если программа испытывает затруднения при векторизации (например, при раздвоении линии или при больших пробелах на пунктирных линиях), то необходимо указать правильное продолжение линии с помощью левой кнопки мыши. Если векторизуется замкнутая линия, программа автоматически её замкнёт. При векторизации незамкнутой линии по достижении конца линии (например, края топокарты) необходимо её прервать, сделав двойной щелчок правой кнопкой мыши. После этого программа автоматически продолжит оцифровку данной линии от начального пункта векторизации в другую сторону. Если при авторежиме программа часто сбивается и останавливается, то лучше перейти на ручной режим трассировки (кнопка ). Чаще всего оказывается удобным вести трассировку в диапазоне масштабов 200–400%.

Шаг 10: После оцифровки каждой линии желательно проверить и отредактировать результаты трассировки, выбрав кнопку Редактор векторных объектов на панели инструментов. Последняя оцифрованная линия выделится другим цветом, и на ней станут видны все вершины (по умолчанию выделены жёлтым цветом). Переместить вершины можно с помощью левой кнопки мыши, а ненужные вершины можно удалить правой кнопкой. С помощью Редактора векторных объектов также можно указать на любую оцифрованную линию и отредактировать её, т.е. замкнуть, разомкнуть, присоединить, удалить, копировать и т.п., используя дополнительное меню Редактор полилиний, которое появляется при нажатии правой кнопки мыши (рис. 78).

Рис. 78. Окно дополнительного меню Редактор полилиний

Если при векторизации горизонтали была неправильно установлена Z-координата (высота), то изменить её можно в режиме редактирования этой линии.

Шаг 11: Чтобы начать векторизацию высотных отметок, необходимо выбрать инструмент оцифровки точек (кнопка Точка ). Перед оцифровкой каждой высотной отметки топокарты необходимо ввести в поле Z-координата абсолютную высоту отметки, которую планируется векторизовать: например, 112.3 м (надо обратить внимание, что для десятичных чисел используется точка вместо запятой). После выбора Z-координаты поставить точку с помощью инструмента на соответствующую высотную отметку топокарты.

Лабораторная работа № 6: Проверка топологии

Шаг 1: После векторизации всех линий слоя горизонтали необходимо сделать проверку топологии, т.е. оценить корректность построения топологической структуры полученной векторной модели с помощью команды Проверка топологии в меню Утилиты – Топология.

Шаг 2: Выполнение команды приводит к появлению диалогового окна Проверка топологии, в котором необходимо задать список слоёв, участвующих в проверке (горизонтали), и определить перечень тестов (рис.

79). В программе предусмотрено семь видов тестов, из которых можно составлять любые наборы (табл. 11). Для слоя горизонтали надо выбрать следующие опции: Самопересечения, Пересечения «Крест» (в пределах одного слоя), Пересечения «Вершина» (в пределах одного слоя), Псевдоузлы, Узлы степени 3 и выше.

Рис. 79. Диалоговое окно Проверка топологии

Шаг 3: По окончании проверки откроется окно, содержащее информацию об ошибках, а все ошибки топологической модели будут помечены специальными значками. При наличии ошибок закрыть окно и перейти к их редактированию.

Шаг 4: В случае обнаружения ошибок первая из них помечается цветом, и программа переходит в режим редактирования, давая возможность исправить помеченные участки векторной модели. Исправление ошибок осуществляется с помощью Редактора векторных объектов при очень большом увеличении. После исправления ошибки надо удалить пометку об этой ошибке, предварительно выделив её и нажав клавишу Delete. После удаления пометки автоматически становится активной следующая пометка списка ошибок.

Шаг 5: После исправления всех ошибок необходимо повторно запустить Проверку топологии (повторить шаги 1–4). При этом сначала ищутся пометки об ошибках, которые могли остаться от предыдущего сеанса работы. Если пометки найдены, то выдаётся запрос на их удаление.

–  –  –

Лабораторная работа № 7: Упаковка и экспорт векторных слоёв Шаг 1: В меню Утилиты – Базы данных выбрать команду Упаковка идентификаторов. Под идентификатором понимается целое число, по которому происходит связывание записи в базе данных с векторным объектом. При отсутствии связи объекта с таблицей данных значение идентификатора равно нулю. Так как в процессе редактирования векторных объектов соответствие объектов и их идентификаторов друг другу может нарушиться, то необходимо провести операцию упаковки идентификаторов, которая служит для приведения во взаимное соответствие векторных объектов и привязанных к ним атрибутивных данных.

После того как команда выбрана, откроется окно Выбор слоёв для упаковки идентификаторов, в котором надо указать слой горизонтали.

Все идентификаторы на слое будут перенумерованы по порядку. При этом будут удалены записи, на которые отсутствуют ссылки, и идентификаторы объектов, для которых отсутствуют записи в базе данных. Так как на слое горизонтали атрибутивная информация определена и для точек, и для линий, то сначала будут упакованы идентификаторы точек, а затем линий.

Шаг 2: В меню Утилиты – Базы данных выбрать команду Перенос Z в базу данных. В открывшемся диалоговом окне Перенос Z в базу данных надо настроить опции Слой, Объекты и Поле (рис. 80). В опциях Слой, Объекты необходимо указать слой и тип тех объектов, значения Zкоординат которых надо перенести в базу данных. Например, для слоя горизонтали надо указать тип объектов – точки. В группе Поле выбрать поле базы данных – высота, которое будет заполнено перенесёнными значениями Z. Нажать Копировать Z-координаты объектов в поле базы данных.

В появившемся окне (рис. 81) будет выведена информация о добавленных и изменённых записях.

–  –  –

Шаг 3: В меню Утилиты – Базы данных выбрать команду Перенос Z в базу данных. В открывшемся диалоговом окне Перенос Z в базу данных в опциях Слой, Объекты для слоя горизонтали указать тип объектов – полилинии. Нажать Копировать Z-координаты объектов в поле базы данных.

Шаг 4: В меню Файл выбрать команду Экспорт. В диалоговом окне Общие (рис. 82) указать Формат базы геоданных ArcGIS: MDB (ArcMap) и имя базы геоданных в своей папке в строке Файл. Дважды нажать кнопку Далее.

Рис. 82. Диалоговое окно Общие команды Экспорт

Шаг 5: В появившемся окне Слои выбрать слой горизонтали. Нажать Далее. Установить опцию Нет трансформации координат. Нажать Далее. В случае, если планируется заместить существующие пространственные объекты новыми, установить опцию Очищать существующие классы объектов. Нажать Готово.

Шаг 6: В появившемся окне Информация будут указаны выбранные параметры экспорта. Нажать ОК. Если экспорт прошёл успешно, то на экран выводится соответствующее сообщение.

–  –  –

ГИС-пакет ArcGIS, разработанный американским Институтом исследования систем окружающей среды (Environmental Systems Research Institute – ESRI), относится к классу полнофункционального программного обеспечения ГИС и по праву считается одним из лучших программных комплексов для работы с ГИС. ArcGIS имеет развитые средства для создания и работы с ЦМР, поддерживая как растровую модель представления данных о рельефе (в формате GRID), так и модель TIN.

ArcGIS поставляется в трёх вариантах, существенно отличающихся по функциональности:

• ArcView – без поддержки возможности редактирования объектов;

• ArcEditor – с поддержкой функций редактирования объектов;

• ArcInfo – с полной поддержкой инструментария пространственного анализа и геообработки.

В состав ГИС-пакета ArcGIS входят следующие основные программы:

• ArcCatalog – для управления пространственными данными (рис. 83);

• ArcMap – для создания картографических документов и редактирования пространственных данных (рис. 84);

• ArcScene – для создания и работы с трёхмерными моделями рельефа (рис. 85);

• ArcGlobe – для работы с глобальными трёхмерными данными (рис. 86).

Лабораторная работа № 9: Создание базы геоданных в ArcCatalog База геоданных (БГД), как и любой другой класс или набор классов пространственных объектов, создаётся в программе ArcCatalog.

Рис. 83. Общий вид окна программы ArcCatalog Рис. 84. Общий вид окна программы ArcMap Рис. 85. Общий вид окна программы ArcScene Рис. 86. Общий вид окна программы ArcGlobe Шаг 1: На пустом месте кликнуть правой кнопкой мыши и выбрать Новый – Персональная база геоданных (рис. 87).

Рис. 87. Создание персональной базы геоданных в ArcCatalog Шаг 2: Ввести название БГД – Июсский природный парк и войти внутрь БГД, сделав двойной щелчок мышью на названии БГД.

Шаг 3: Внутри БГД на пустом месте кликнуть правой кнопкой мыши и выбрать Новый – Набор классов объектов (рис. 88).

Рис. 88. Создание нового набора классов объектов БГД в ArcCatalog Шаг 4: Ввести название Рельеф. Нажать Далее (рис. 89).

–  –  –

Шаг 5: Поскольку отечественные топокарты созданы в картографической проекции Гаусса–Крюгера, то следует задать эту проекцию и соответствующую систему координат для набора Рельеф: Projected Coordinate Systems – Gauss Kruger – Pulkovo 1942 – Pulkovo 1942 GK Zone 15N (рис. 90). Проекция Pulkovo 1942 GK Zone 15N (для 15-й зоны) используется в случае, если к X-координате не планируется прибавлять номер зоны (см. рис. 21). Это удобно, если территория района исследования не захватывает соседние зоны проекции. В противном случае следует выбрать проекцию Pulkovo 1942 GK Zone 15.

Шаг 6: Для вертикальной координатной системы указать None и нажать Далее (рис. 91).

Шаг 7: Задать допуск XY (принять по умолчанию), нажать Finish (рис. 92).

Шаг 8: Самостоятельно создать набор классов пространственных объектов Гидросеть, повторив шаги 3–7. При выборе системы координат можно воспользоваться кнопкой Импорт и в появившемся окне выбрать набор классов объектов с уже установленной системой координат – Рельеф (рис. 93).

Рис. 90. Выбор картографической проекции Рис. 91. Выбор вертикальной системы координат

–  –  –

Рис. 93. Импорт системы координат из другого набора классов объектов Лабораторная работа № 10: Импорт данных из шейп-файлов ArcView GIS в базу геоданных ArcGIS Благодаря широкой популярности настольного ГИС-пакета ArcView GIS (ESRI Inc.) довольно большое количество цифровой информации о рельефе хранится в формате этой программы (в виде шейп-файлов). Ниже рассмотрен пример импорта данных из шейп-файлов ArcView GIS в файл персональной базы геоданных ArcGIS.

Шаг 1: На пустом месте в БГД внутри набора Рельеф кликнуть правой кнопкой мыши и выбрать Импорт – Класс объектов (единич.) (рис. 94).

Рис. 94. Импорт системы координат из другого набора классов объектов

–  –  –

Шаг 2: В появившемся диалоговом окне Класс объектов в класс объектов указать входные объекты (шейп-файл: например, Горизонтали.shp), Выходные объекты (название класса пространственных объектов в наборе Рельеф БГД: например, Горизонтали), а также поля в базе данных этого класса объектов, которые следует сохранить при импорте. Из всех полей в базе данных шейп-файла интерес представляет лишь поле Высота. Остальные поля можно удалить, предварительно выделив их и нажав кнопку Удалить (рис. 95).

8. ПОСТРОЕНИЕ РЕГУЛЯРНОЙ СЕТИ ВЫСОТ (GRID)

С ПОМОЩЬЮ МОДУЛЯ SPATIAL ANALYST

ПАКЕТА ARCGIS 9

–  –  –

Модуль Spatial Analyst ГИС-пакета ArcGIS предназначен для работы с растровыми пространственными моделями в формате GRID. Он значительно расширяет стандартные возможности ArcGIS в области пространственного анализа за счёт операций геостатистики и «растровой алгебры»

(«алгебры карт»). Работа с этим модулем ведётся в основном в программной оболочке ArcMap.

Шаг 1: В меню Инструменты ArcMap выбрать Extensions (рис. 96).

–  –  –

Шаг 1: Чтобы подключить панель инструментов Spatial Analyst, надо в меню Вид выбрать Toolbars (Панели) и поставить соответствующую галочку (рис. 98). При этом если панель Spatial Analyst уже подключалась, она может быть встроенной в интерфейс программы ArcMap (красная стрелка на рис. 98).

–  –  –



Pages:   || 2 |



Похожие работы:

«270 ЕКОНОМІКА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ ТА ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА Светлана В. Шарыбар ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГОЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНВЕСТИЦИОННОЙ ПОЛИТИКИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ В статье показано, что формирование рациональной социальн...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Анатоксин дифтерийный ФС.3.3.1.0004.15 адсорбированный с уменьшенным содержанием антигена (АД-М-анатоксин) Взамен ФС 42-3360-97 Настоящая фармакопейная статья распространяется на иммунобиологический лекарственный препарат анато...»

«Российская Федерация Управление образования Администрации Дмитровского муниципального района Московской области Муниципальное общеобразовательное учреждение РЫБНЕНСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 141821, п/о Рыбное, д.26 т/ф 8(496) -2262-366 Дмитровский р-он 8(496) -2262-388 Московская область rybnoе-school@mail.ru Всероссийский...»

«Центрально-Азиатский научно-практический журнал по общественному здравоохранению Международный Экспертный Совет International Advisory Board 1. Жак Акар 1. Jacques Acar Посол Франции Международной Программы Ambassador for France, American Society for Microbiology Американского Общества Микроб...»

«НАУКИ О ЗЕМЛЕ Примеси в атмосфере континентальной России П Р И М Е С И В АТ М О С Ф Е Р Е К О Н Т И Н Е Н ТА Л Ь Н О Й Р О С С И И П Р И М Е С И В АТ М О С Ф Е Р Е К О Н Т И Н Е Н ТА Л Ь Н ОЙ Р О С С И И Н.Ф. Еланский Николай Филиппович Еланский, доктор физико-математических наук, заведующий отделом исследований состава атмосферы Института физики атмосферы им. А.М. Об...»

«Дата формирования 03.11.2016 08:24 http://torgi.gov.ru Страница 1 из 7 Извещение о проведении торгов № 271016/0466580/01 Форма проведения торгов: Открытый конкурс Сайт размещения документации о http://torgi.gov.ru/ торгах: Количество лотов: 5 Дата создания извещения: 27.10.2016...»

«Научно-исследовательская работа Проектирование и изготовление робота-егеря для контроля правильного природопользования Кедровой рощи Выполнил: Тавапов Данил Ильшатович учащийся 1 А класса МАОУДО "Детско-юно...»

«C 2013/14 Rev.1 (CL 144/4 Rev.1) R Май 2013 года Organizacin Продовольственная и Organisation des Food and de las cельскохозяйственная Nations Unies Agriculture Naciones Unidas pour организация Organization para la l'alimentation of the Alimentacin y la О...»

«ИГНАТОВА ТАТЬЯНА НИКОЛАЕВНА ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И ЕГО СВЯЗЬ С ФАКТОРАМИ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ Специальность 25.00.36 Геоэкология (науки о Земле) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогиче...»

«ООО "ЕВРОТЕРМИНАЛ"ПЛАН ДЕЙСТВИЙ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И СОЦИАЛЬНОЙ СФЕРЕ (ESAP) Проект создания морского терминала, удалнного от моря Подготовил: Михаил Ваненков 9/21/2009 ПЛАН ДЕЙСТВИЙ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И СОЦИАЛЬНОЙ СФЕРЕ (ESAP), 2009 Требования "ЕВРОТЕРОтветственПлан законодательства МИНАЛ" / ность / рекомендац...»

«А. Г. Песнякевич Трансгенные эукариотические организмы курс лекций Минск БГУ Александр Георгиевич Песнякевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии. Курс лекций разработан для биологического факультета Белорусского государственного университета ТРАНСГЕННЫЕ ЭУКА...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Иммунобиологические ОФС. 1.8.1.0002.15 лекарственные препараты Вводится впервые Настоящая общая фармакопейная статья распространяется на иммунобиологические лекарственные препараты. Иммунобиологические л...»

«УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор _В.А.Урюпин 04 июня 2014 г. ПРАВИЛА КОМБИНИРОВАННОГО СТРАХОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ (редакция 1 от 28.08.1998 приказ № 6С, с изменениями от 19.02.1999 приказ №19С; от 30.06....»

«Бутылин Павел Андреевич Роль конденсина в стабилизации ядрышкового организатора в процессе митотического деления у дрожжей Saccharomyces cerevisiae 03.00.25 – гистология, цитология, клеточная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург Работ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Методические рекомендации для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине Б1.В.16 Клиническая микробиология Направление подготовки (специальн...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ И. И. МЕЧНИКОВА БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО КУРСУ "ПОПУЛЯЦИОННАЯ МОРФОЛОГИЯ...»

«Димов Иван Добромиров КЛЕЩИ-РИНОНИССИДЫ (RHINONYSSIDAE, GAMAZINA) ПТИЦ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ 03.02.11 – паразитология Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологическ...»

«"ПРИНЯТО" На заседании Ученого совета ФИЦ Биотехнологии РАН Протокол № 1 от "28" июля 2015 г. ФОНДЫ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОТРАСЛЕВОЙ МЕНЕДЖМЕНТ Направление подготовки: 06.06.01 Биологические науки Уровень образования: высшее образование подготовка кадров высшей квалификации Квалификация выпу...»

«Филиппова Мария Викторовна ГАЗОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНИЛИНА И ЕГО ХЛОРПРОИЗВОДНЫХ В ВОДЕ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ БРОМИРОВАНИЕМ 02.00.02 – аналитическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Санкт-Петербург Работа выполнена в ФГБОУ ВПО "Сыктывкарский Государственный Университет" и на базе...»

«Селиванова Ксения Алексеевна ЭКОЛОГО-ПРАВОВОЙ МЕХАНИЗМ В АГРАРНОМ СЕКТОРЕ ЭКОНОМИКИ: НАПРАВЛЕНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ Специальность: 12.00.06 – Земельное право; природоресурсное право; экологическое право; аграрное право Диссертация на соискание ученой степени канди...»

«НАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ 2010, том 49, серия 9.2 Экологически чистое сырье в производстве пищевых продуктов Марина Кобахидзе Русудан Багратиони, Софио Папунидзе, Лала Таликадзе Non-polluting raw materials in manufacture of foodstuff. In the article is given the structure of biologically active substances...»

«ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ от 12.07.2016 Рег. номер: 371-1 (09.03.2016) Дисциплина: Органический анализ 04.04.01 Химия: Химия нефти и экологическая безопасность/2 года ОФО;Учебный план: 04.04.01 Химия: Химия нефти и экологическая безопасность/2 года ОФО Вид УМК: Электронное издание Инициат...»

«Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов "Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения" ЭВАКУАЦИЯ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРЕ С ТРЕТЬЕГО ЭТАЖА БИБЛИОТЕКИ ТПУ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА К.С. Ско...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ...»

«Штумпф Дарья Сергеевна СПИРОХЕТОЗ КУР (МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ЛЕЧЕНИЕ) 03.02.11 – паразитология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук Ставрополь – 2010 Работа выполнена на кафедре паразитологии и...»

«ДУБЫНИНА Елена Вячеславовна РЕГУЛЯЦИЯ ЭКСПРЕССИИ НЕЙРОТРОФИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ГИППОКАМПЕ КРЫСЫ АЛЬФА-МЕЛАНОКОРТИНОМ И ЕГО АНАЛОГАМИ 03.00.13 физиология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва, 2009. Работ...»

«Дрюпина Екатерина Юрьевна МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В СТОЧНЫХ ВОДАХ ПРЕДПРИЯТИЙ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ГОРОДСКИХ СИСТЕМ ВОДООТВЕДЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ Г. БАРНАУЛА) 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия Диссертация на сои...»

«ХМЕЛЕВА АННА НИКОЛАЕВНА ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА РИЗОГЕННУЮ АКТИВНОСТЬ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В ПРИСУТСТВИИ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА специальность 03.00.16 – экология Автореферат диссертации...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского"...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.