Olsztyn, 1.06.2005
UNIWERSYTET WARMIŃSKO - MAZURSKI W OLSZTYNIE
WYDZIAŁ GEODEZJI I GOSPODARKI PRZESTRZENNEJ
SPRAWOZDANIE NR 3
Opracowanie fragmentu DTMu na podstawie pomiarów manualnych w systemie VSD
Grzegorz Dembowski
Krzysztof Gierszewski
Piotr Jarocki
Piotr Kogut
Rok III GiK:SzN Grupa 3
Numeryczny Model Rzeźby Terenu (Digital Terrain Model - DTM) jest numeryczną, dyskretną (punktową) reprezentacją wysokości topograficznej powierzchni terenu, wraz z algorytmem interpolacyjnym umożliwiającym odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze. Zwykle DTM jest reprezentowany przez punkty, rozłożone regularnie lub nieregularnie na powierzchni terenu i uzupełnione dodatkowo punktami opisującymi morfologiczne formy terenu.
Algorytm interpolacyjny, który jest nieodłączną składową DTM, pozwala określić (wyinterpolować) wartość wysokości dla dowolnego punktu o położeniu określonym przez jego współrzędne x, y, tj. znaleźć wartość z = f(x,y) (w przeciwieństwie do modelowania powierzchni i obiektów w przestrzeni 3D jest to zawsze tylko jedna wartość wysokości).
Punkty reprezentujące DTM mogą być uporządkowane w jednej z dwóch struktur:
TIN (Triangular Irregular Network) - modele tego rodzaju tworzą charakterystyczne, nieregularnie rozmieszczone punkty powierzchni terenowej. Informacje pozyskane na ich podstawie pozwalają określić formy powierzchni terenowej. Podczas procesu modelowania tworzona jest na płaszczyźnie poziomej siatka trójkątów. Po zrzutowaniu punktów modelu na płaszczyznę łączymy ze sobą punkty, tworząc sieć trójkątów. Muszą być spełnione podstawowe warunki: tworzone trójkąty powinny być możliwie równoboczne i możliwie małe oraz każdy punkt modelu powinien być uwzględniony.
GRID - model punktowy tego rodzaju stanowi siatkę kwadratów. Punktom węzłowym siatki przyporządkowane są wysokości punktów powierzchni terenowej. Wysokości te tworzą macierz o elementach Zij, gdzie wskaźniki i,j określają położenie punktu węzłowego w siatce. Ważną zaletą opisywanego modelu jest jego prostota. Pociąga ona za sobą także negatywne konsekwencje, gdyż rozmieszczenie punktów modelu nie jest związane z istniejącymi formami terenowymi. Jeśli chcielibyśmy uzyskać odpowiednią dokładność, należałoby siatkę zagęścić. Aby uniknąć nadmiernej liczby danych w miejscach, gdzie powierzchnia jest mało urozmaicona, najkorzystniej jest stworzyć strukturę hierarchiczną siatki, poprzez zagęszczenie jej w odpowiednich miejscach. Taki typ modelu dostosowany jest do instrumentów fotogrametrycznych o sterowaniu komputerowym. Jego szerokie zastosowanie wynika z możliwości przeprowadzenia analiz przestrzeni 3D, a także z wykorzystania do ortorektyfikacji. Proces zagęszczania można powtarzać do uzyskania żądanej wierności odtworzenia powierzchni terenowej.
Regularna sieć powstaje zwykle nie poprzez pomiar, lecz poprzez interpolację między rozproszonymi punktami pomiarowymi. Ta sieć jest określana jako „sieć wtórna", lub „sieć wynikowa" DTM.
DTM oprócz punktów strukturze TIN lub GRID zawiera:
- przebieg linii szkieletowe (tworzących obrys)
- przebieg linii nieciągłości (skarpy, urwiska)
- powierzchnie wyłączeń (wody, budynki)
- lokalne ekstrema wysokościowe (wierzchołki, dna)
Dane źródłowe do generowania Numerycznego Modelu Rzeźby Terenu można pozyskać wykorzystując następujące technologie pomiarowe:
— bezpośredni pomiar terenowy (np. tachymertia elektroniczna),
— technologia kartograficzna (na podstawie istniejących opracowań mapowych),
— technologia fotogrametryczna, a w tym:
opracowanie autogrametryczne — autograf analityczny lub analogowy,
opracowanie cyfrowe — cyfrowa stacja fotogrametryczna,
lotniczy skaner laserowy,
opracowanie zdjęć i obrazów satelitarnych. W kontekście planowania budowy DTM o zasięgu krajowym praktyczne znaczenie mają tylko technologie kartograficzne i fotogrametryczne.
Pod pojęciem dokładności wysokościowej DTM rozumie się błąd średni wysokości wyinterpolowanej z wynikowego DTM. Na błąd ten składają się:
- błędy danych źródłowych
- wielkość oczka siatki
- czynnik opisujący charakter terenu.
- metody interpolacji
Pojęcie jakości DTM jest pojęciem szerszym od dokładności i obejmuje również kompletność i adekwatność opisu morfologicznych form terenowych.
Wykonanie ćwiczenia
Przebieg pomiaru:
1. Wczytanie siatki kwadratów z pliku ABS, poprzez wciśnięcie kombinacji [CTRL]+[E]
2. Wykonanie manualnego pomiaru DTM:
zgrubne ustawienie znaczka pomiarowego w pobliżu krzyża siatki kwadratów
wygaszenie siatki kwadratów: [ALT]+[E]
naprowadzenie znaczka pomiarowego na powierzchnię terenu (z góry na dół) za pomocą klawiszy [F1] i [F2]
włączenie siatki kwadratów: [ALT]+[E]
przesunięcie siatki kwadratów na zadaną wysokość: [CTRL]+[D]
dokładne ustawienie znaczka pomiarowego w punkcie o współrzędnych tworzących regularną siatkę kwadratów o boku oczka 25 m
zapis punktu za pomocą klawisza [J]
Dane wejściowe:
Obiekt:
Pracowano na obiekcie 317_318, wykonanym podczas poprzedniego ćwiczenia (stereodigitalizacji).
Nazwa zadania : 317_318 09-05-2005, 16:26
Nazwa obrazu : D:\OLSZTYN\317.TIF (10240*10240)
D:\OLSZTYN\318.TIF (10240*10240)
Pliki:
SIATKA1.ABS - plik wykonany w programie AutoCAD, a następnie przekonwertowany do wewnętrznego formatu VSD, zawierający regularną siatkę kwadratów o boku 25 m.
Dane wynikowe:
Zawartość pliku wynikowego 317_318.OR Współrzędne (x,y,z) w układzie obrazu i w układzie terenowym nowowyznaczonych punktów siatki kwadratów.
Wspolrzedne w ukladzie obrazu
31745 6208.00 -452.00 2195.00 -350.00
31746 6423.00 -462.00 2418.00 -359.00
31747 6637.00 -469.00 2639.00 -365.00
31748 6854.00 -469.00 2857.00 -364.00
31749 7069.00 -471.00 3074.00 -364.00
31750 7286.00 -471.00 3291.00 -363.00
31751 7501.00 -473.00 3508.00 -364.00
31752 7711.00 -486.00 3729.00 -376.00
31753 7937.00 -467.00 3941.00 -355.00
31754 8155.00 -466.00 4157.00 -354.00
31755 8370.00 -467.00 4374.00 -353.00
31756 8588.00 -468.00 4593.00 -353.00
31757 8797.00 -477.00 4810.00 -361.00
31758 8814.00 -672.00 4809.00 -557.00
31759 8589.00 -683.00 4594.00 -569.00
31760 8370.00 -686.00 4377.00 -574.00
31761 8154.00 -684.00 4160.00 -573.00
31762 7935.00 -687.00 3943.00 -577.00
31763 7718.00 -688.00 3726.00 -579.00
31764 7501.00 -689.00 3510.00 -581.00
31765 7284.00 -692.00 3294.00 -585.00
31766 7068.00 -690.00 3076.00 -584.00
31767 6851.00 -693.00 2861.00 -589.00
31768 6638.00 -681.00 2638.00 -578.00
31769 6425.00 -672.00 2416.00 -570.00
31770 6207.00 -672.00 2200.00 -571.00
31771 5990.00 -672.00 1981.00 -572.00
31772 5773.00 -673.00 1764.00 -574.00
31773 5555.00 -685.00 1556.00 -587.00
31774 5338.00 -684.00 1339.00 -588.00
31775 5338.00 -467.00 1337.00 -370.00
31776 5553.00 -488.00 1571.00 -391.00
31777 5771.00 -478.00 1779.00 -378.00
31778 5988.00 -467.00 1987.00 -366.00
31779 5338.00 -897.00 1336.00 -801.00
31780 5555.00 -897.00 1554.00 -800.00
31781 5772.00 -895.00 1771.00 -797.00
31782 5988.00 -900.00 1990.00 -801.00
31783 6205.00 -897.00 2205.00 -797.00
31784 6422.00 -897.00 2422.00 -796.00
31785 6639.00 -898.00 2640.00 -795.00
31786 6855.00 -898.00 2857.00 -794.00
31787 7071.00 -899.00 3074.00 -794.00
31788 7287.00 -902.00 3293.00 -796.00
31789 7502.00 -904.00 3510.00 -797.00
31790 7720.00 -901.00 3726.00 -793.00
31791 7936.00 -902.00 3944.00 -793.00
31792 8157.00 -896.00 4159.00 -786.00
31793 8374.00 -897.00 4377.00 -785.00
31794 8592.00 -895.00 4594.00 -782.00
31795 8814.00 -890.00 4811.00 -776.00
31796 5338.00 -1112.00 1336.50 -1017.50
31797 5555.00 -1113.00 1554.00 -1017.00
31798 5771.00 -1114.00 1772.00 -1017.00
31799 5988.00 -1116.00 1991.00 -1018.00
31800 6206.00 -1114.00 2207.00 -1015.00
31801 6421.00 -1115.00 2424.00 -1014.00
31802 6638.00 -1115.00 2641.00 -1014.00
31803 6856.00 -1115.00 2858.00 -1013.00
31804 7071.00 -1117.00 3075.00 -1013.00
31805 7285.00 -1121.00 3294.00 -1016.00
31806 7503.00 -1119.00 3510.00 -1013.00
31807 7721.00 -1117.00 3727.00 -1010.00
31808 7938.00 -1116.00 3944.00 -1008.00
31809 8157.00 -1113.00 4160.00 -1004.00
31810 8376.00 -1112.00 4377.00 -1002.00
31811 8593.00 -1111.00 4594.00 -999.00
31812 8813.00 -1109.00 4812.00 -996.00
31813 5338.00 -1328.00 1337.00 -1234.00
31814 5555.00 -1330.00 1556.00 -1235.00
31815 5772.00 -1329.00 1772.00 -1233.00
31816 5988.00 -1332.00 1990.00 -1235.00
31817 6205.00 -1331.00 2208.00 -1233.00
31818 6422.00 -1331.00 2424.00 -1231.00
31819 6638.00 -1331.00 2641.00 -1231.00
31820 6855.00 -1332.00 2859.00 -1230.00
31821 7071.00 -1334.00 3077.00 -1231.00
31822 7287.00 -1334.00 3294.00 -1230.00
31823 7504.00 -1333.00 3511.00 -1228.00
31824 7719.00 -1336.00 3729.00 -1230.00
31825 7938.00 -1332.00 3944.00 -1225.00
31826 8156.00 -1332.00 4161.00 -1223.00
31827 8374.00 -1330.00 4379.00 -1221.00
31828 8594.00 -1327.00 4597.00 -1216.00
31829 8813.00 -1325.00 4813.00 -1213.00
31830 5338.00 -1545.00 1340.00 -1452.00
31831 5554.00 -1547.00 1557.00 -1453.00
31832 5771.00 -1548.00 1775.00 -1453.00
31833 5988.00 -1547.00 1991.00 -1451.00
31834 6205.00 -1546.00 2208.00 -1448.00
31835 6422.00 -1544.00 2423.00 -1446.00
31836 6639.00 -1544.00 2640.00 -1445.00
31837 6856.00 -1546.00 2859.00 -1445.00
31838 7072.00 -1548.00 3077.00 -1446.00
31839 7288.00 -1549.00 3295.00 -1446.00
31840 7504.00 -1550.00 3512.00 -1445.00
31841 7722.00 -1550.00 3729.00 -1444.00
31842 7937.00 -1551.00 3945.00 -1444.00
31843 8155.00 -1548.00 4162.00 -1440.00
31844 8374.00 -1547.00 4380.00 -1438.00
31845 8593.00 -1544.00 4596.00 -1434.00
31846 8811.00 -1544.00 4814.00 -1433.00
Wspolrzedne terenowe
31745 -22800.049 78549.948 111.222
31746 -22775.012 78549.823 108.468
31747 -22750.044 78549.909 106.092
31748 -22724.961 78549.991 106.052
31749 -22700.046 78550.021 105.629
31750 -22675.011 78549.965 105.990
31751 -22650.073 78549.946 105.576
31752 -22625.002 78549.872 101.646
31753 -22600.035 78550.157 107.492
31754 -22575.101 78549.893 108.654
31755 -22550.164 78550.028 108.261
31756 -22524.967 78549.979 108.268
31757 -22500.047 78549.955 105.541
31758 -22500.128 78524.940 112.877
31759 -22524.942 78525.025 108.602
31760 -22549.963 78524.953 107.435
31761 -22574.939 78525.115 107.443
31762 -22600.008 78525.085 106.288
31763 -22625.034 78525.025 105.919
31764 -22649.995 78525.093 105.164
31765 -22674.977 78524.926 104.417
31766 -22700.038 78524.950 104.843
31767 -22724.988 78524.865 103.715
31768 -22750.059 78525.010 107.265
31769 -22774.972 78524.935 110.419
31770 -22799.988 78525.237 109.308
31771 -22825.029 78525.021 109.758
31772 -22850.008 78524.946 109.438
31773 -22874.959 78524.884 105.245
31774 -22900.011 78524.992 104.930
31775 -22900.034 78549.967 105.268
31776 -22874.935 78550.017 98.167
31777 -22849.870 78549.869 102.410
31778 -22825.024 78549.881 106.241
31779 -22900.031 78499.902 106.538
31780 -22874.991 78499.993 106.452
31781 -22849.965 78500.191 106.758
31782 -22824.977 78499.945 105.911
31783 -22800.009 78500.010 107.007
31784 -22774.993 78499.972 107.333
31785 -22749.937 78499.983 107.277
31786 -22724.989 78500.065 107.222
31787 -22700.036 78500.028 107.174
31788 -22674.948 78500.005 106.354
31789 -22650.015 78499.973 105.925
31790 -22625.027 78500.025 107.061
31791 -22599.969 78500.106 106.643
31792 -22575.032 78500.009 109.349
31793 -22549.971 78500.007 109.336
31794 -22524.993 78500.060 110.102
31795 -22500.008 78499.965 112.429
31796 -22900.021 78474.973 106.780
31797 -22874.993 78474.911 106.886
31798 -22850.048 78475.000 106.409
31799 -22824.967 78474.971 105.940
31800 -22799.886 78474.937 107.032
31801 -22775.021 78475.066 106.571
31802 -22749.999 78474.986 106.893
31803 -22724.920 78474.832 107.615
31804 -22700.030 78474.841 107.171
31805 -22675.043 78474.922 105.560
31806 -22650.035 78474.878 106.685
31807 -22624.982 78474.950 107.425
31808 -22599.980 78475.021 107.779
31809 -22575.024 78474.971 109.308
31810 -22550.018 78474.804 110.454
31811 -22525.071 78474.915 110.825
31812 -22500.003 78474.861 111.980
31813 -22900.011 78449.982 107.026
31814 -22874.966 78449.948 106.541
31815 -22849.964 78449.929 107.224
31816 -22825.012 78449.777 106.750
31817 -22799.959 78449.976 106.664
31818 -22774.978 78449.881 107.367
31819 -22750.038 78449.917 107.291
31820 -22724.976 78449.924 107.226
31821 -22699.965 78449.880 106.775
31822 -22675.000 78449.956 106.716
31823 -22649.984 78450.036 107.053
31824 -22624.974 78449.982 106.227
31825 -22600.056 78449.963 108.134
31826 -22575.042 78449.856 108.881
31827 -22549.951 78450.000 109.237
31828 -22524.842 78450.126 110.381
31829 -22499.990 78449.979 111.916
31830 -22899.979 78425.122 106.298
31831 -22875.054 78424.976 106.194
31832 -22850.005 78424.944 106.094
31833 -22825.003 78424.934 106.777
31834 -22799.984 78425.072 107.075
31835 -22775.050 78425.026 108.154
31836 -22750.054 78425.000 108.464
31837 -22724.959 78424.994 108.004
31838 -22699.960 78424.942 107.547
31839 -22674.943 78425.005 107.093
31840 -22649.977 78425.008 107.035
31841 -22624.930 78424.870 107.763
31842 -22600.081 78424.825 107.713
31843 -22575.059 78425.031 108.447
31844 -22549.942 78425.005 109.190
31845 -22525.048 78425.000 110.713
31846 -22499.992 78424.959 111.077
Warstwice na modelu utworzono w programie C-Geo6.