Побудова тривимірної моделі рельєфу Клесівського нерудного кар’єру

Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка»

Кафедра картографії та геопросторового моделювання

Розрахунково-графічна робота «Побудова тривимірної моделі рельєфу Клесівського нерудного кар’єру»

Виконав:ст.гр.КРТ-42Муха Петро Перевірив:асистентНікулішин В.І.

Львів 2015

Мета роботи: навчитись за допомогою програмного забезпечення ArcGIS будувати 3-вимірні моделі рельєфу наприкладі Клесівського нерудного кар’єру.

Хід роботи

1. Вихідні дані: аерофотознімки на територію кар’єру отримані за допомогою літакового сканера «3-DAS-1». Також до вихідних даних ми відносимо Excel – файли «LineFormat» і «ЦМР_обрізано».

Теоретичні відомості

Аерофотознімання Клесівського нерудного кар’єру виконувалось - цифровим літаковим сканером «3-DAS-1». Він являє собою трьохканальний аерофотосканер високого дозволу з трьома кольоровими каналами (forward-nadir-backward) (Рис. 1).

Рис. 1 Сканувальний модуль «3-DAS-1»

Основні переваги сканера «3-DAS-1».

Повністю цифрова фотограмметрична технологія без прояву і сканування фільмів. Безперервне безшовне зображення всього маршруту з постійним потрійним перекриттям. Три RGB-сенсори Kodak забезпечують кришталево чисті 42-бітові зображення. Перегляд знімального зображення і вибір оптимальної експозиції прямо в польоті. Стиснення без втрат в реальному часі забезпечує 48 годин знімання без заміни носія. Гнучка технологія стереоскладання з вибором стереопар зображень з кутами конвергенції 16 °, 26 ° або 42 °. Продумана і надійна конструкція, що полегшує використання і обслуговування.

Технічні характеристики

Параметри

Значення

Висота польоту, м

550 - 4400

Ширина полоси захоплення, м

360 - 2880

Розрізнення на місцевості, см

4,5 - 36

Число RGB - каналів

3

Радіометричне розрізнення, біт

42

Фокусна відстань, мм

110

Поле зору (поперек напрямку польоту), градусів

36

Кути між надирним і іншими каналами, градусів

16/26

Частота рядків, Гц

375 - 750

Вимоги до живлячої напруги

= 28В/15А

Вага, кг (нетто/вся система із стабілізуючою платформою і комп’ютером)

32/150

ПЗС-сенсор

Кількість активних пікселів

8000хRGB

Розмір пікселя, мкм

9

Програмне забезпечення камери

Забезпечує планування злетів, прокладання маршрутів, а також навігацію і контроль траєкторії (flight management) при виконанні зальоту. Дозволяє безпосередньо в польоті переглядати зображення, що знімається і налаштовувати параметри знімання. Створює і обробляє «сирі» і «стислі» 16/8-бітові зображення необмеженого розміру. Виконує калібрування камери і постобробку для ректифікації зображення за даними бортової інерціальної GPS (GPS / IMU). Автоматично та напівавтоматично створює цифрову модель рельєфу для ортофотоплану. Дозволяє створювати безшовні мозаїчні ортофотоплани з автоматичною корекцією колірного балансу. Дозволяє виконувати стереоскладання.

Сумісність

Інтегрований інтерфейс з популярними інерціальними GPS, такими як Applanix POSAV (рис. 2), Novatel SPAN, IGI AEROcontrol і Leica IPAS20.

Рис. 2 Інерціальна GPS (Applanix)

Включає стабілізуючу платформу (або спеціальний адаптер для використання з платформою Leica PAV30) на рис. 3.

Рис. 3 Стабілізуюча платформа

Завантаження вихідних даних в середовище ArcMap та створення цифрової моделі регулярної сітки.

Відкриваємо АrcМар та натискаємо на кнопку Добавити дані (Add Datа) . В діалоговому вікні Add Datа додаємо необхідні нам файли по черзі («LineFormat», «ЦМР_обрізано»). Після чого правою кнопкою мишки натискаємо на Excel - файлі «LineFormat» та відкриваємо його (рис. 4).

Рис. 4 Відкриття Excel-файлу «LineFormat»

Відкривши його перед нами відобразиться атрибутивна таблиця даних (рис. 5).

Рис. 5 Атрибутивна таблиця «LineFormat»

Переходимо до нанесення точок за координатами , для цього на першому файлі «ЦМР_обрізано» правою кнопкою миші натискаємо та обираємо Display XY Data… (рис. 6).

Рис. 6 Перехід до дії Display XY Data…

Відкриється діалогове вікно Display XY Data (рис. 7), де поля X Field, Y Field залишаємо без зміни; також ми можемо спостерігати, що в атрибутивній таблиці появилось поле Point Z (рис. 8); за допомогою кнопки Еdit… вказуємо відповідну систему координат, в нашому випадку це буде Pulkovo_1942_Gauss_Kruger_zone_5 (рис. 9).

Рис. 7 Діалогове вікно Display XY Data

Рис. 8 Відображення поля Point Z

Рис. 9 Діалогове вікно вибору системи координат

Врезультаті ми отримуємо цифрову модель регулярної сітки (рис. 10).

Рис. 10 Відображення цифрової моделі регулярної сітки

За аналогічним аглоритмом виконуємо дії для Excel – файлу «LineFormat» (рис. 11).

Рис. 11 Ццифрова модель кар’єру та регулярної сітки

Після чого натискаємо правою кнопкою миші на Excel – файлі «LineFormat», обираємо Data →Export Data… (рис. 12).

Рис. 12 Виконання дії Data →Export Data…

Появиться діалогове вікно Export Data (рис. 13).

Рис. 13 Діалогове вікно Export Data

В полі Output feature dass обираємо необхідну нам папку та зберігаємо новий шейпфайл, після цього натискаємо ОК. Робоче поле відобразиться, як на рисинку 14.

Рис. 14 Вузли ЦМР та характерні лінії нанесені за коордиантами

Побудова ТІN – моделі.

В пошуку АrcMap знаходимо Create TIN, натискнувши на нього появиться діалогове вікно (рис. 15). В полі Output TIN вводимо ТIN_probel; в полі Coordinate Sustem (optional) вказуємо систему координат; в полі Input features class (optional) обираємо два файли, а саме «Dem» і «Line_Format». Після виконання всіх дій натискаємо ОК, тим самим ми створили ТIN-модель (рис.16).

Рис. 15 Діалогове вікно Create TIN

Рис. 16 Створенна ТІN – модель

Також ми можемо змінювати колір градіювання, кількість класів, а також метод. Для цього натискаємо правою кнопкою миші на tin_probel та переходимо до Properties… (рис. 17).

Рис. 17 Перехід до операції Properties

Коли нам відкрилось вікно властивостей Properties, ми переходимо до закладки Symbology (рис. 18), після чого до рядка Classification (рис. 19), де ми можемо обрати цілий ряд методів класифікації.

Рис. 18 Закладка Symbology

Рис. 19 Діалогове вікно Classification

Серед найбільших поширенних методів вділяють (рис. 20) такі:Визначення класів вручну

-Manual (ручний режим , за допомогою нього можна задавати кордони, і переміщувати ці кордони. Межі можна пересувати, викликати меню швидкого доступу правою клавішею миші. Можливо вручну виділити і оновити значення кордонів класів на графіку або ввести значення праворуч у вікні Граничні значення (Break Values)).

Стандартні методи класифікаці в ArcGIS

- Equal Interval (можна ділити діапазон значень атрибутів у вигляді однакових за розміром піддіапазонів. Це дозволяє вказати кількість інтервалів, і ArcGIS буде автоматично визначати розриви класу на основі діапазону значень. Однаковим інтервалом найкраще застосовувати до знайомих діапазонів даних, таких як відсотки і температури. Цей метод підкреслює кількість і значення атрибуту по відношенню до інших цінностей).

- Defined Interval (Дозволяє вказати розмір інтервалу, використовується для визначення серію класів з однаковим діапазоном значень. Наприклад, кожен інтервал буде охоплювати 75 одиниць. ArcMap буде визначити число класів на основі інтервалу розміру і діапазону всіх значень полів).

- Quantile (Кожен клас містить рівну кількість функцій. Quantile - класифікація добре підходить для лінійно розподілених даних. Quantile призначає той же номер значень даних для кожного класу. Там немає порожніх класів або класів, занадто малого або занадто великого значень. Тому що функції згруповані в рівній кількості в кожному класі з використанням Quantile класифікації, в результаті карта може часто вводити в оману. Подібні особливості можуть бути розміщені в сусідніх класах. Можна зменшити це спотворення при збільшенні числа класів).

- Natural Breaks (У методі природних кордонів класи засновані на природному групуванні даних. Межі класів визначаються таким чином, щоб згрупувати схожі значення і максимально збільшити відмінності між класами. Об'єкти діляться на класи, межі яких встановлюються там, де зустрічаються відносно великі відмінності між значеннями даних. Класифікація методом природних кордонів індивідуальна для конкретних даних і не підходить для порівняння декількох карт, побудованих на різній вихідній інформації.).

- Geometrical Interval (Схема класифікації методом геометричних інтервалів будує межі класів, грунтуючись на інтервалах, що мають геометричну послідовність. Геометричний коефіцієнт в цьому класифікаторі може змінитися (на зворотний до нього), щоб оптимізувати діапазони класів. Алгоритм створює геометричні інтервали шляхом мінізування квадратичної суми елементів в кожному класі. Це дозволяє добитися того, що в кожному класі буде знаходитися приблизно рівну кількість значень, і розміри інтервалів будуть приблизно рівнозначними. Цей алгоритм був спеціально розроблений для обробки безперервних даних. Цей метод поєднує в собі переваги методів рівного інтервалу, природних меж та квантиля. Він дозволяє коректно розділити середні значення і вибиваються з ряду крайні, дозволяючи отримати результат, адекватний з картографічною точки зору і візуально привабливий).

- Standart Deviation (Класифікація методом середньоквадратичного відхилення показує, наскільки значення атрибутів об'єктів відрізняються від середнього значення. ArcMap обчислює середнє значення і стандартне відхилення. Межі класів будуються з рівними діапазонами значень, пропорційними стандартному відхиленню зазвичай в інтервалах 1, ½, або ¼ середньоквадратичного відхилення, використовуючи середні значення і стандартне відхилення від середнього. Двоколірна шкала допомагає виділити значення вище середнього (відтінки синього) і нижче середнього (відтінки червоного).).

Рис. 20 Методи класифікації числових полів для застосування градійованих символів

Поексперементувавши із функціональними можливостями ArcGIS ми встановили остаточний вигляд ТIN – моделі (рис. 21).

Рис. 21 Остаточний вигляд TIN – моделі

3. Створення 3D – моделі Клесівського нерудного кар’єруВ пошуку ArcGIS знаходимо закладку ArcScene, яка необхідна нам для побудови 3D – моделі кар’єру. Відкриваємо ArcScene та натискаємо кнопку добавити дані Add Data . В цьому діалоговому вікні обираємо файл «tin_probel» (рис. 22).

Рис. 22 Діалогове вікно Add Date

Після обрання необхідного файлу в робочому полі відобразиться створенна 3D – моделі кар’єру (рис. 23).

Рис. 23 3D – модель кар’єру

4. Створення карти ухилів рельєфу кар’єру

Перетворюємо TIN - модель в растровий формат. Використовуємо функцію «TIN to Raster», її знаходимо за допомогою пошуку в ArcGIS. Зявляється вікно в якому задається шлях, де буде зберігається даний формат (рис. 24).

Рис. 24 Діалогове вікно TIN to Raster

Після введена інформації в поля вікна TIN to Raster натискаємо ОК та отримуємо растрову модель (рис. 25).

Рис. 25 Растрова модель кар’єру

Наступним кроком знаходимо в пошуку ArcGIS функцію Slope, для створення растра ухилів рельєфу (рис. 26).

Рис. 26 Діалогове вікно Slope

Та отримуємо модель ухилів кар’єру (рис. 27).

Рис. 27 Модель ухилів кар’єру

5. Оформлення та компонування карти

Відкриваємо TIN - модель кар’єру, в головному меню обираємо функцію ViewLayout View (рис. 28).

Рис. 28 Перехід до функції View → Layout View

Наступним кроком викликаємо інструмент Insert, він дає нам можливість вставляти текстовий рядок в карту(рис. 29), додавати легенду на карту (рис. 30,31).

Рис. 29 Додавання текстового рядка

Рис. 30 Перехід до функції Legend…

Рис. 31 Додавання легенди на карту

Наступним кроком будуємо координатну сітку за допогомою функції ViewData Frame Properties... (рис. 32) та створення нової координатної сітки (рис. 33). В даному вікні вибираємо тип (рис. 34) та інтервал сітки (рис. 35).

Рис. 32 Перехід до функції ViewData Frame Properties...

Рис. 33 Створення нової координатної сітки

Рис. 34 Обираємо тип координатної сітки

Рис. 35 Обираємо інтервал координатної сітки

Після виконання всіх дії ми отримуємо карту TIN – моделі Клесівського кар’єру. За аналогічною методикою буде створенна карта ухилів рельєфу. Створенні нами карти прикріплюємо в додатку.

6. Обчислення об’ємів

Для обчислення об’ємів нам необхідно в пошуку ArcGIS знайти закладку Surface Volume . Зявляється вікно в якому задаються параметри, для того щоб визначити об’єм кар’єру та терикону (рис. 36). В полі Input Surface вказуємо шлях до вихідних даних , а саме «Абсолютні висоти». Спочатку вибираємо функцію BELOW , щоб порахувати об’єм самого кар’єру.

Z – фактор – це фактор масштабування, використовується для конвертації значення висот.

Рис. 36 Діалогове вікно Surface Volume

Та отримуємо вже обчислений об’єм самого кар’єру (рис. 37)

Рис. 37 Об’єм кар’єру

За аналогічними діями обчислюємо об’єм терикону, але для цього використовуємо функцію ABOVE (рис. 38) .

Рис. 38 Об’єм терикону

Додатки

Висновок:

Виконавши розрахунково – графічну роботі ми навчились за допомогою програмного забезпечення ArcGIS будувати 3-вимірні моделі рельєфу наприкладі Клесівського нерудного кар’єру. Підсумували свої знання отриманні на лабораторних заняттях, на основі чого ми можемо виконувати цілий комплекс робіт по створенню карти.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

rozrah_graf.docx

rozrah_graf.docx
Размер: 9.1 Мб

.

Пожаловаться на материал

Розрахунково-графічна робота. Мета роботи: навчитись за допомогою програмного забезпечення ArcGIS будувати 3-вимірні моделі рельєфу наприкладі Клесівського нерудного кар’єру.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Екологічні проблеми міста Нетішина Хмельницької обл.. Реферат

Кафедра: екологічної безпеки та екологічного природокористування. Екологічні роблеми та шляхи їх вирішення

Гимнастика. ОРУ. Ответы

Комплекс общеразвивающих упражнений ОРУ. Подготовка и проведение соревнований

Тестове завдання З дисципліни: «Актуальні проблеми цивільного права» на тему: «Відшкодування шкоди»

Майнова шкода відшкодовується, выдповіді на питання, тест

Экономика предприятия

Правовые основы деятельности социального педагога

Тестовые проверочные задания текущего контроля и промежуточной аттестации

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok