Создание цифровой модели рельефа на основе регулярной сети.

В случае, когда выборочные точки располагаются в узлах регулярной решетки, цифровая модель рельефа может быть построена при помощи растровой модели. Как известно, эта модель имеет преимущества перед объектными моделями в простоте алгоритмов обработки и анализа данных, обусловленной простотой организации данных. Растровые DEM являются самым простым способом представления топографических данных и широко распространены.

Чтобы оценить возвышение произвольной точки, нужно определить, лежит точка в каком- нибудь узле сети. Если так, то значение возвышения выбирается непосредственно из базы данных. В противном случае необходимо выбрать процедуру оценки возвышения по ближайшим узловым точкам. Как грубое приближение можно использовать высоту ближайшей узловой точки (рисунок 10.1-а). При этом значения высоты будут изменяться скачкообразно.

 

Более гладкую поверхность можно получить, если аппроксимировать значения высоты в области, ограниченной четырьмя точками сети (рисунок 10.1-б). При этом необходимо учитывать, что полученная методом наименьших квадратов поверхность не обязательно проходит через узлы решетки, следовательно, в полученной поверхности вдоль соединяющих узлы линий будут разрывы.

 

Наклон и направление в произвольной точке растровой DEM вычисляются с использованием соседних точек. Обычно используется окно 3 x 3. Наклон поверхности определяется как отношение изменения возвышения к изменению горизонтального местоположения и выражается в процентах или градусах (рисунок 10.2-а). Наклон измеряется в направлении наиболее крутого

изменения возвышения. Чаще всего это направление не совпадает с направле-

нием строк и столбцов растра (рисунок 10.2-б).

 

 

Исходный растровый слой m x n точек обрабатывается скользящим окном размера 3 x 3. В результате этой фокальной операции получается растровый слой, в ячейках которого содержатся значения угла наклона, и имеющий размер (m – 2) (n – 2).

 

По растровому слою, содержащему углы наклона поверхности, может быть построена тематическая карта. Для этого задается легенда – шкала углов наклона с соответствующими цветами отображения. Пример такой тематической карты приведен на рисунке 10.5-а. На физических картах с целью улучшения восприятия изображения рельеф показывается с отмывкой – пластическим полутоновым изображением рельефа путем наложения теней. На цифровых картах такой эффект можно получить, раскрашивая ячейки растровой DEM в соответствии с экспозицией склонов. Если источник освещения расположен на северо-западе, светлыми цветами раскрашиваются ячейки с экспозицией 270  –360 , темными цветами – 90  –180 , средними цветами – 0  –90  и 180  –270  (рисунок 10.5-б).

 

Растровые DEM могут использоваться в гидрологии для построения моделей стока, определения водоразделов рек (рисунок 10.6). Направление стока из ячейки растра определяется ее высотой и высотой соседних ячеек.

При этом могут рассматриваться все восемь соседей (движение королевы) или четыре соседа по вертикали и горизонтали (движение ладьи). Будем считать, что из данной ячейки имеется сток на соседнюю, если высота соседней ячейки меньше высоты других соседних ячеек и высоты данной ячейки.

 

В растровых DEM анализ видимости по вычислительной сложности значительно проще. Анализ видимости - операция обработки цифровых моделей рельефа, обеспечивающая оценку поверхности с точки зрения видимости или невидимости отдельных ее частей путем выделения зон и построения карт видимости с некоторой точки обзора или множества точек, заданных их положением в пространстве (рисунок 10.7-а).