Способы создания моделей рельефа в АркГис

Способы создания моделей рельефа в АркГис

Поверхности представляют явления, для которых в каждой точке по всей области их простирания имеются определенные значения. Значения бесконечного множества точек по всей поверхности извлекаются из ограниченного набора исходных значений. Они могут быть основаны на прямых измерениях, например, измерении значений высот возвышенностей или значений температур для температурных поверхностей; значения для точек поверхности, расположенных между точками измерений, присваиваются путем интерполяции. Поверхности могут быть также математически рассчитаны на основании других данных, таких как, поверхности уклонов или экспозиций, полученных на основании данных поверхности рельефа, поверхность расстояний от автобусных остановок в городе или поверхностей, показывающих концентрацию криминальной активности или возможность возникновения забастовок.

• Поверхности могут быть представлены с использованием контурных линий или изолиний, массивов точек, моделей TIN и растров; однако большинство анализов поверхностей в ГИС делается на растровых данных или данных TIN.
• Изолинии представляют собой наборы линий одинаковых значений по всей поверхности. Они часто создаются для представления поверхностей на карте.
• Точки могут быть распределены по поверхности регулярно или нерегулярно. Обычно они используются как входные данные для инструментов интерполяции, кригинга или триангуляции для создания растровых поверхностей или TIN-моделей, хотя они также иногда используются для картографического представления поверхности, например, для отображения флажков направления ветра или стрелок направления маршрутов с наименьшей стоимостью.
• TIN-модели - представляют собой сети триангуляционных граней, которые определятся узлами и ребрами, покрывающими поверхность. TIN-модели создаются на основании набора известных данных или высот местности, которые были использованы как исходные узлы в триангуляции. Линии, где форма поверхности резко меняется, например, такие как горные хребты, водные потоки или дороги, могут быть включены в TIN-модели как линии перегиба, а области, которые разделяют какое-то значение, могут быть представлены в виде заполненных полигонов. Значения для мест, расположенных между узлами, могут быть получены для TIN-моделей с помощью линейной интерполяции на основе значений ближайших узлов. TIN-модели обычно используются для представления поверхностей рельефа в инженерных приложениях, поскольку отметки высот могут быть распределены нерегулярно для точного моделирования областей поверхности с большим перепадом значений высот, и исходные значения точек и их точная привязка на местности сохраняются в качестве узлов в этой TIN-модели.
• Растры представляют собой прямоугольные массивы ячеек (или пикселов), каждый из которых хранит значение для той части поверхности, которую он покрывает. Каждая ячейка содержит только одно значение, поэтому степень детализации, с которой поверхность может быть представлена, определяется размеров растровых ячеек. Растры являются наиболее часто используемыми моделями поверхности в ArcGIS. Простота структуры растровых данных позволяет производить вычисления по растру (или сравнения с другими растрами) быстрее, чем с использованием других форм представления поверхностей. Растры также используются для хранения изображений; отсканированных карт; и специальной информации, например, о классе землепользования, которую часто получают с дистанционных изображений.

Создание поверхностей

В ArcGIS имеются инструменты для создания поверхностей из векторных объектов или из других поверхностей. Существует несколько способов создания поверхностей, в том числе интерполяция значений, хранящихся в точках измеренных значений, интерполяция поверхности плотности определенного явления или типа объекта из заданного количества объектов в области, получение поверхностей расстояний (или направлений) из объекта или объектов, и создание поверхности из другой поверхности (растр уклонов из рельефа).

Создание TIN

Поверхность сети нерегулярной триангуляции (TIN) может быть создана как из измерений исходной поверхности, так и из конвертации другой функциональной поверхности в поверхность TIN.

Вы можете создать поверхность TIN из пространственных объектов, таких, как точки, линии и полигоны, которые содержат информацию о высотах. Используйте точки как точечные местоположениия данных высот. Используйте линии с информацией о высоте, чтобы задать природные объекты, например, озера, ручьи, хребты и долины. В заключении, используйте полигоны, чтобы вырезать из TIN исследуемую область.

Поверхность TIN также может быть создана из других функциональных поверхностей, таких, как растровые наборы данных или наборы данных terrain. Вы также можете захотеть конвертировать растровую поверхность в TIN, чтобы добавить дополнительные объекты, например, как дороги и водные объекты, к модели поверхности. Чтобы конвертировать растровый набор данных в TIN, используйте инструмент геообработки Растр в TIN. Для получения дополнительной информации о том, как конвертировать растры в TIN, см.: Создание поверхности TIN из растровых данных.

При работе с разномасштабными наборами данных terrain, вы можете захотеть конвертировать часть набора данных terrain в поверхность TIN, чтобы работать с меньшей областью интереса в конкретном уровне пирамидных слоев. Чтобы конвертировать набор данных terrain в TIN, используйте инструмент геообработки Terrain в TIN. Для получения дополнительной информации о том, как конвертировать наборы данных terrain в TIN, см. Создание поверхности TIN из набора данных terrain. Учитывайте, что файловая TIN имеет эффективное ограничение на размер. Максимальный допустимый размер TIN изменяется, в зависимости от ресурсов свободной, непрерывной памяти. Максимальный доступный размер при нормальных рабочих условиях с Win32 - от 10 до 15 миллионов узлов. Несмотря на это, настоятельно рекомендуется ограничить размер сети до нескольких миллионов узлов, для удобства использования и сохранения производительности. Любые данные большего размера лучше всего представлять в виде наборов данных terrain.

Некоторые различные источники векторных данных могут быть добавлены к поверхности TIN. Далее вы ознакомитесь с ролью каждого источника данных в TIN, как элемента дизайна поверхности, и как используется каждый источник данных.

Далее представлен краткий обзор типов объектов поверхности, которые могут быть использованы для построения поверхности TIN. Для получения дополнительной информации о том, как создать TIN из исходных векторных измерений и конвертировать наборы данных terrain в TIN, см.: Создание поверхностей TIN из векторных данных.

Анализ поверхностей

Анализ поверхностей включает в себя несколько видов обработки, включая выделение новых поверхностей из существующих поверхностей, переклассификацию и комбинирование поверхностей.

Определенные инструменты извлекают или получают информацию из поверхности, комбинирование поверхностей или поверхностей и векторных данных.

Инструменты анализа рельефа

Некоторые из этих инструментов первоначально были разработаны для анализа растровых поверхностей рельефа. Эти инструменты включают Уклон (Slope), Экспозиция (Aspect), Отмывка (Hillshade) и Кривизна (Curvature).

Инструменты анализа объема

Некоторые инструменты используются для расчета объемов на основании сведений о поверхности. Эти инструменты рассчитывают разницу в объемах между растровой или TIN-поверхностью и другими поверхностями. В зависимости от инструмента, другая поверхность может быть определена горизонтальной плоскостью на заданной возвышенности или с помощью второго растра или TIN-поверхности.

Ниже приводится пример поверхности рельефа, представляющий обычный уровень заполнения водоема. Вы можете использовать инструменты анализа объема для расчета объема дополнительной воды, когда водоем близок к полному наполнению

Инструменты наложения

Растровые инструменты наложениясочетают два или более растров с использованием логических, математических и взвешенных методов комбинирования. Инструменты Взвешенное наложение (Weighted Overlay) и Взвешенная сумма (Weighted Sum) позволяют вам комбинировать многочисленные растры различной значимости. Это полезно при анализе пригодности места, когда несколько факторов способствуют этой пригодности, но определенные факторы более сильны чем другие.

Некоторые инструменты осуществляют алгебраические или логические операции для поверхностей. Инструменты Окрестность (Neighborhood) в модуле Spatial Analyst, такие как статистика по блокам и фокальная статистика, рассчитывают значения для ячеек входного растра на основании значений окружающих ячеек; они могут быть использованы для удаления шумов или улучшения контраста по краям, или пересчета растра для понижения пространственного разрешения. Локальные функции комбинируют, сравнивают или обобщают различные растры на основании данных ячейки за ячейкой. Зональные функции рассчитывают для каждой ячейки некоторые функции или статистику с использованием значений для всех ячеек, принадлежащих к той же самой зоне.

Переклассификация растров

Способы создания моделей рельефа в АркГис

Поверхности представляют явления, для которых в каждой точке по всей области их простирания имеются определенные значения. Значения бесконечного множества точек по всей поверхности извлекаются из ограниченного набора исходных значений. Они могут быть основаны на прямых измерениях, например, измерении значений высот возвышенностей или значений температур для температурных поверхностей; значения для точек поверхности, расположенных между точками измерений, присваиваются путем интерполяции. Поверхности могут быть также математически рассчитаны на основании других данных, таких как, поверхности уклонов или экспозиций, полученных на основании данных поверхности рельефа, поверхность расстояний от автобусных остановок в городе или поверхностей, показывающих концентрацию криминальной активности или возможность возникновения забастовок.

• Поверхности могут быть представлены с использованием контурных линий или изолиний, массивов точек, моделей TIN и растров; однако большинство анализов поверхностей в ГИС делается на растровых данных или данных TIN.
• Изолинии представляют собой наборы линий одинаковых значений по всей поверхности. Они часто создаются для представления поверхностей на карте.
• Точки могут быть распределены по поверхности регулярно или нерегулярно. Обычно они используются как входные данные для инструментов интерполяции, кригинга или триангуляции для создания растровых поверхностей или TIN-моделей, хотя они также иногда используются для картографического представления поверхности, например, для отображения флажков направления ветра или стрелок направления маршрутов с наименьшей стоимостью.
• TIN-модели - представляют собой сети триангуляционных граней, которые определятся узлами и ребрами, покрывающими поверхность. TIN-модели создаются на основании набора известных данных или высот местности, которые были использованы как исходные узлы в триангуляции. Линии, где форма поверхности резко меняется, например, такие как горные хребты, водные потоки или дороги, могут быть включены в TIN-модели как линии перегиба, а области, которые разделяют какое-то значение, могут быть представлены в виде заполненных полигонов. Значения для мест, расположенных между узлами, могут быть получены для TIN-моделей с помощью линейной интерполяции на основе значений ближайших узлов. TIN-модели обычно используются для представления поверхностей рельефа в инженерных приложениях, поскольку отметки высот могут быть распределены нерегулярно для точного моделирования областей поверхности с большим перепадом значений высот, и исходные значения точек и их точная привязка на местности сохраняются в качестве узлов в этой TIN-модели.
• Растры представляют собой прямоугольные массивы ячеек (или пикселов), каждый из которых хранит значение для той части поверхности, которую он покрывает. Каждая ячейка содержит только одно значение, поэтому степень детализации, с которой поверхность может быть представлена, определяется размеров растровых ячеек. Растры являются наиболее часто используемыми моделями поверхности в ArcGIS. Простота структуры растровых данных позволяет производить вычисления по растру (или сравнения с другими растрами) быстрее, чем с использованием других форм представления поверхностей. Растры также используются для хранения изображений; отсканированных карт; и специальной информации, например, о классе землепользования, которую часто получают с дистанционных изображений.

Создание поверхностей

В ArcGIS имеются инструменты для создания поверхностей из векторных объектов или из других поверхностей. Существует несколько способов создания поверхностей, в том числе интерполяция значений, хранящихся в точках измеренных значений, интерполяция поверхности плотности определенного явления или типа объекта из заданного количества объектов в области, получение поверхностей расстояний (или направлений) из объекта или объектов, и создание поверхности из другой поверхности (растр уклонов из рельефа).

Создание TIN

Поверхность сети нерегулярной триангуляции (TIN) может быть создана как из измерений исходной поверхности, так и из конвертации другой функциональной поверхности в поверхность TIN.

Вы можете создать поверхность TIN из пространственных объектов, таких, как точки, линии и полигоны, которые содержат информацию о высотах. Используйте точки как точечные местоположениия данных высот. Используйте линии с информацией о высоте, чтобы задать природные объекты, например, озера, ручьи, хребты и долины. В заключении, используйте полигоны, чтобы вырезать из TIN исследуемую область.

Поверхность TIN также может быть создана из других функциональных поверхностей, таких, как растровые наборы данных или наборы данных terrain. Вы также можете захотеть конвертировать растровую поверхность в TIN, чтобы добавить дополнительные объекты, например, как дороги и водные объекты, к модели поверхности. Чтобы конвертировать растровый набор данных в TIN, используйте инструмент геообработки Растр в TIN. Для получения дополнительной информации о том, как конвертировать растры в TIN, см.: Создание поверхности TIN из растровых данных.

При работе с разномасштабными наборами данных terrain, вы можете захотеть конвертировать часть набора данных terrain в поверхность TIN, чтобы работать с меньшей областью интереса в конкретном уровне пирамидных слоев. Чтобы конвертировать набор данных terrain в TIN, используйте инструмент геообработки Terrain в TIN. Для получения дополнительной информации о том, как конвертировать наборы данных terrain в TIN, см. Создание поверхности TIN из набора данных terrain. Учитывайте, что файловая TIN имеет эффективное ограничение на размер. Максимальный допустимый размер TIN изменяется, в зависимости от ресурсов свободной, непрерывной памяти. Максимальный доступный размер при нормальных рабочих условиях с Win32 - от 10 до 15 миллионов узлов. Несмотря на это, настоятельно рекомендуется ограничить размер сети до нескольких миллионов узлов, для удобства использования и сохранения производительности. Любые данные большего размера лучше всего представлять в виде наборов данных terrain.

Некоторые различные источники векторных данных могут быть добавлены к поверхности TIN. Далее вы ознакомитесь с ролью каждого источника данных в TIN, как элемента дизайна поверхности, и как используется каждый источник данных.

Далее представлен краткий обзор типов объектов поверхности, которые могут быть использованы для построения поверхности TIN. Для получения дополнительной информации о том, как создать TIN из исходных векторных измерений и конвертировать наборы данных terrain в TIN, см.: Создание поверхностей TIN из векторных данных.