Методы построения цифровых моделей местности.

При автоматизированном проектировании дорог основным источником информации о местности служит ее цифровая модель. Использование цифровых моделей значительно сокращает затраты времени и труда по сравнению с традиционной технологией получения отметок с топографических планов. Выбор положения трассы автомобильной дороги зависит от рельефа, геологических и гидрологических условий местности. При вариантном проектировании сравниваются объемы работ, трудозатраты, факторы безопасности и комфортности движения. Для этого необходима полная информация о местности в широкой полосе варьирования возможного положения трассы, что может быть достигнуто применением цифровых моделей.

ЦММ представляет собой математическое представление конкретного участка местности, которое получается в результате обработки материалов топографической съемки. Сегодня без цифровой 3D модели местности сложно представить себе работу проектных организаций, ведь именно на основе ЦММ они могут составлять общие планировочные решения на большой территории. К примеру, перед проектировщиком поставлена задача – обеспечить сток поверхностных вод и разработать генеральный план таким образом, чтобы перемещение грунта было минимальным, здесь придут на помощь цифровые модели местности.

 

Цифровой моделью местности (ЦММ) называют совокупность точек местности с известными трехмерными координатами и различными кодовыми обозначениями, предназначенную для аппроксимации местности с ее природными характеристиками, условиями и объектами.

Цифровая модель местности (ЦММ) представляет собой совокупность данных (плановых координат и высот) о множестве её точек. Указанная совокупность может представлять собой отдельно цифровую модель рельефа (ЦМР) и цифровую модель контуров (ЦМК), т.е. ситуации местности. В последнем случае элементы ситуации могут быть заданы только плановыми координатами Х и Y. Цифровая модель рельефа обязательно задаётся одновременно плановыми координатами и высотами Н.

ЦММ позволяют решать следующие задачи:

· Анализ поверхности рельефа.

· Построение различных карт «на лету» (крутизна склонов, экспозиция склонов).

· Генерация горизонталей.

· Расчет площадей (например, площадь затопления территорий) и объемов.

· Анализ уклонов и экспозиции склонов.

· Построение гидросети.

· Просмотр данных в трех измерениях.

· Анализ зон видимости и т.д.

Цифровая информация о местности очень удобна для представления и хранения в электронном виде.

Цифровая модель местности: а) представление ситуации; б) представление рельефа. 

Цифровая модель местности (ЦММ) – множество, элементами которого является топографо-геодезическая информация о местности. Она включает в себя:

· метрическую информацию – геодезические пространственные координаты характерных точек рельефа и ситуации;

· синтаксическую информацию для описания связей между точками – границы зданий, лесов, пашен, водоемов, дороги, водораздельные и водосливные линии, направления скатов между характерными точками на склонах и т.п.;

· семантическую информацию, характеризующая свойства объектов – технические параметры инженерных сооружений, геологическая характеристика грунтов, данные о деревьях в лесных массивах и т.п.;

· структурная информация, описывающая связи между различными объектами – отношения объектов к какому-либо множеству: раздельные пункты железнодорожной линии, здания и сооружения населенного пункта, строения и конструкции соответствующих производств и т.п.;

· общую информацию – название участка, система координат и высот, номенклатура.

Топографическая ЦММ характеризует ситуацию и рельеф местности. Она состоит из цифровой модели рельефа местности (ЦМРМ) и цифровой модели контуров (ситуации) местности (ЦМКМ). Кроме этого ЦММ может дополняться моделью специального инженерного назначения (ЦМИН). В инженерной практике часто используют сочетание цифровых моделей, характеризующих ситуацию, рельеф, гидрологические, инженерно-геологические, технико-экономические и другие показатели.

ЦММ создаются с помощью таких современных программных комплексов как «AutoCad Land Development Desktop», «Autodesk Civil 3D», «Autodesk Map 3D» «MapInfo», «Pythagoras», «Credo», «GeoniCS» и др.

При решении инженерно-геодезических задач на ЭВМ применяют математическую интерпретацию цифровых моделей, ее называют математической моделью местности (МММ). Автоматизированное проектирование на основе ЦММ и МММ сокращает затраты труда и времени в десятки раз по сравнению с использованием для этих целей бумажных топографических карт и планов.

Исходными данными для создания цифровых моделей местности являются результаты топографической съемки, данные о геологии и гидрографии местности.

Рис. Виды цифровых моделей местности:

а - в узлах правильных прямоугольных сеток;

б - в узлах треугольных сеток;

в - в узлах шестиугольных сеток (регулярные);

г - нерегулярные-на поперечниках к магистральному ходу;

д - на горизонталях;

е – нерегулярные на структурных линиях;

ж - статистическая;

з - на линиях, параллельных оси фотограмметрических координат.