Цифрова модель рельєфу

Моделювання рельєфу, його аналіз і вивчення по побудованим моделям поступово стають невід’ємною частиною досліджень в науках про Землю (геологія, тектоніка, гідрологія, океанологія, кліматологія і т. ін.), в екології, земельному кадастрі та інженерних проектах. Комп’ютерна обробка просторових даних знаходить широке застосування при аналізі поширення ділянок забруднень, в моделюванні родовищ, а також у багатьох проектах по сталому розвитку територій.

Початок досліджень у цій області було започатковано ще у ХІХ столітті працями Олександра Гумбольта і більш пізніми роботами інших німецьких вчених-географів. На сьогодення подібне моделювання представляє собою сполучення наук про Землю, геоінформатики і геостатистики і має багато назв. Наприклад на Заході воно відомо як кількісний аналіз рельєфу (quntitative terrain analysis), геоморфометрія (geomorfometry) або кількісна геоморфологія.

Комп’ютерна обробка масивів даних по території і цифрові моделі рельєфу здійснили цілу революцію і в корні змінили підхід до двох основних функцій моделювання – топографічному аналізу і візуалізації. ГІС і ГІТ, що з’явилися трохи пізніше, значно просунулись у цьому напрямку, надавши можливість поєднувати результати моделювання і нетопографічні тематичні дані [111,112].

Тривимірні зображення є самим „видовищним” елементом в образотворчих можливостях ГІС. Більшість систем можуть працювати тільки з контурними тривимірними зображеннями у вигляді прямокутних (DEM-модель) або трикутних (TIN-модель) мереж пересічних ліній. Сучасні ГІС можуть оснащуватися спеціальними модулями для підготовки до публікації таких тривимірних зображень, оснащених функціями згладжування і заливки рельєфу. Кутаста контурна модель згладжується набором сплайн-функцій для додання „реалістичності”, після чого міжреберні простори заливаються кольоровим фоном (rendering) по певному алго­ритму (рис. 3.2).

Рис.3.2. Модель рельєфу

Колір заливки може визначаться положенням точки по висоті над рівнем моря, орієнтації відносно джерела світла (Сонця) або будь-якої іншої якісної або кількісної характеристики. Іноді на отриману таким чином модель рельєфу, можуть накладатися двомірні карти для візуального аналізу або тривимірні умовні знаки.

Зовнішній вигляд картографічних документів, виготовлених за допомогою ГІС, в кінцевому рахунку визначається технічними характеристиками доступних користувачеві периферійних пристроїв: моніторів, плоттерів або принтерів. Монітори і принтери відображають інформацію за допомогою масивів кольорових або чорно-білих точок - пикселів (pixels). Розмір пікселя визначає найменший розмір умовного знака, точність позиціонування і просторового вирішення. Велике значення має і набір доступних для ГІС кольорів, котре забезпечує конкретний пристрій.

Можливості багатьох плоттерів обмежені набором з 6-8 рапідографів фіксованої товщини. Кращі можливості для відображення повнокольорових зображень- у струминних плоттерів, однак вартість подібних пристроїв найбільш використовуваних картографічних форматів (А3-А0) досягає 3-5 тис. долл. США.

Хоча деякі програмні засоби ГІС і мають в своєму складі можливості для створення високоякісних картографічних документів, однак в більшості з них, ця можливість відсутня і тому перед друкуванням документів, потрібне додаткове їх опрацювання у потужних графічних пакетах, наприклад CorelDraw, Adobe Illustrator або інших.

Тривимірні картографічні зображення в ГІС – це електронні карти більш високого рівня, котрі представляють собою візуалізовані, за допомогою комп’ютерних технологій моделювання, просторові образи основних елементів і об’єктів рельєфу місцевості. Технологія моделювання рельєфу місцевості дозволяє створювати наочні і вимірювані перспективні зображення, дуже схожі на реальну місцевість [22, 32, 35, 39, 47, 56, 64].

В теорії інформації, реєстрація безперервного явища за допомогою дискретних (переривчастих) величин називається квантуванням (quantification). Визначення висотних позначок при квантуванні рельєфу задається формулою:

z = f (x, y),

де: z - значення висот у точках з координатними х,у, може виконуватися по-різному - у вершинах регулярних сіток (квадратів, трикутників, шестикутників), вузлах картографічних сіток, вздовж профілів, за горизонталями або в характерних точках рельєфу.

Тут буде доречно, на наш погляд, дати основні поняття про рельєф (relief).