Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Цифровое моделирование

Содержание

ЦМТЦифровое моделирование рельефа составляет крупный раздел внутри блока обработки данных в ГИС и также относится к задачам геоанализа и моделирования. Хотя оно реализовано далеко не во всех ГИС-пакетах, тем не менее цифровое моделирование рельефа – одно
Цифровое моделирование ЦМТЦифровое моделирование рельефа составляет крупный раздел внутри блока обработки данных в ГИС Рельеф как объект ЦМТРельеф является главным элементом ландшафта. Он определяет все особенности Рельеф как объект ЦМТЦифровое моделирование рельефа ставит перед собой две главные группы Создание ЦМР. Общий прицип Создание ЦМРСовременные цифровые модели рельефа создаются четырьмя основными способами: получение высотных отметок Получение высотных отметок в узлах регулярной сетки Нерегулярное размещение высотных отметок в узлах произвольной сети Размещение отметок вдоль горизонталей с определенным шагом Получение отметок в точках пересечения горизонталей со структурными линиями рельефа Источник данных для ЦМРГлавными источниками для создания ЦМР служат крупномасштабные топографические карты. Форматы ЦМРОбычно первичные данные для создания новой ЦМР (получаемые традиционно по картам) GRID.1При создании GRID-моделей на первом шаге изучаемую территорию как бы нарезают на GRID.2Далее определяется положение точек, высоты которых известны (определены одним из четырех рассмотренных GRID.3Затем по правилам интерполяции определяются значения высот всех прочих пикселов. Рельеф имитируется GRID.4 GRID. Rezult TIN.1Суть модели TIN – в ее названии: Triangulated irregular network (нерегулярная треугольная TIN.2 TIN.4 TIN.4 Цифровое моделирование.2 Интерполяция в ЦМРВажным элементом построения любой ЦМР независимо от формата представления является Глобальная инетполяцияПри глобальной интерполяции определение высот произвольных точек осуществляется с использованием всех Локальная интерполяцияВ локальной интерполяции расчет высоты ведется лишь в непосредственных окрестностях точки, Аппроксимирующая интерполяцияВ основе аппроксимирующих методов лежит соображение о неточности или даже ошибках Точная интерполяцияТочные методы интерполяции сохраняют высоты в опорных точках, на которых базируется Linear interpolationСреди конкретных реализаций алгоритмов интерполяции наиболее часто употребляется линейная интерполяция, выполняемая Inverse weight interpolationДругой метод – метод обратных весовых коэффициентов – при интерполировании Nearest neighbor interpolationВ следующем способе – методе ближайшего соседа – высота точки Spline interpolationСледующий метод интерполяции получил названия метода сплайнов (spline в переводе с Spline interpolation Аппроксимирующая интерполяцияВсе рассмотренные методы интерполяции относятся к точным. Однако наибольшую популярность завоевали аппроксимирующие методы:полиномиальная интерполяциякригинг. Аппроксимирующая интерполяцияВ аппроксимирующих методах рельеф земной поверхности понимается как очень сложная функция Полиноминальная интерполяцияВ полиномиальной интерполяции отыскание высот промежуточных точек z0 проводится путем решения Полином 1-ой степени Полином первой степени (m = 1) z0 = a Полином 2-ой степениПолином второй степени (m = 2) z0 = a + Полином 3-ей степениПолином третьей степени (m = 3) z0 = a + Кригинг.1В методе кригинга изменчивость высот подразделяется на три компоненты: трендовую e автокорреляционную Кригинг.2Трендовая компонента отражает направленность изменений высотАвтокорреляционная характеризуют физически трудно объяснимую вариацию, зависящую Кригинг.4
Слайды презентации

Слайд 2 ЦМТ
Цифровое моделирование рельефа составляет крупный раздел внутри блока

ЦМТЦифровое моделирование рельефа составляет крупный раздел внутри блока обработки данных в

обработки данных в ГИС и также относится к задачам

геоанализа и моделирования. Хотя оно реализовано далеко не во всех ГИС-пакетах, тем не менее цифровое моделирование рельефа – одно из приоритетных направлений развития современной геоинформатики.


Слайд 3 Рельеф как объект ЦМТ
Рельеф является главным элементом ландшафта.

Рельеф как объект ЦМТРельеф является главным элементом ландшафта. Он определяет все

Он определяет все особенности местности: характер и конфигурацию гидрографической

сети, распределение растительности и почвенного покрова, микроклимат и экологические условия, расположение дорог и населенных пунктов

Слайд 4 Рельеф как объект ЦМТ
Цифровое моделирование рельефа ставит перед

Рельеф как объект ЦМТЦифровое моделирование рельефа ставит перед собой две главные

собой две главные группы задач:

Первая сводится к разработке методов

и приемов по созданию цифровых моделей рельефа (ЦМР);
Вторая совершенствует способы их практического использования.


Слайд 5 Создание ЦМР. Общий прицип

Создание ЦМР. Общий прицип

Слайд 6 Создание ЦМР
Современные цифровые модели рельефа создаются четырьмя основными

Создание ЦМРСовременные цифровые модели рельефа создаются четырьмя основными способами: получение высотных

способами:
получение высотных отметок в узлах регулярной сетки
нерегулярное (случайное)

размещение высотных отметок в узлах произвольной сети
размещение высотных отметок вдоль горизонталей или изобат с определенным шагом
получение высотных отметок в точках пересечения горизонталей со структурными линиями рельефа

Слайд 7 Получение высотных отметок в узлах регулярной сетки

Получение высотных отметок в узлах регулярной сетки

Слайд 8 Нерегулярное размещение высотных отметок в узлах произвольной сети

Нерегулярное размещение высотных отметок в узлах произвольной сети

Слайд 9 Размещение отметок вдоль горизонталей с определенным шагом

Размещение отметок вдоль горизонталей с определенным шагом

Слайд 10 Получение отметок в точках пересечения горизонталей со структурными

Получение отметок в точках пересечения горизонталей со структурными линиями рельефа

линиями рельефа


Слайд 11 Источник данных для ЦМР
Главными источниками для создания ЦМР

Источник данных для ЦМРГлавными источниками для создания ЦМР служат крупномасштабные топографические

служат крупномасштабные топографические карты. Типовая технология создания ЦМР основана

на цифровании (обводке) горизонталей как основной ее составляющей и высотных отметок. Применение мелкомасштабных карт ограничено по условиям генерализации. На таких картах геометрическая точность вступает в противоречие с географическим правдоподобием и морфологическим соответствием, и, как правило, метричностью жертвуют. В теории и практике геоинформатики доказывается, что использование в качестве исходных материалов для построения ЦМР карт масштаба 1 : 500 000 и мельче, – бессмысленно.


Слайд 12 Форматы ЦМР
Обычно первичные данные для создания новой ЦМР

Форматы ЦМРОбычно первичные данные для создания новой ЦМР (получаемые традиционно по

(получаемые традиционно по картам) приводятся к одному из двух

наиболее широко распространенных формата представления: GRID-модели и TIN-модели. Первая модель во многом аналогична растровой модели пространственных данных: она предполагает разбиение пространства карты на далее неделимые элементы (пикселы), внутри которых высота земной поверхности считается постоянной. Пикселы образуют квадраты регулярной обычно прямоугольной матрицы высот, расстояние между которыми определяет пространственное разрешение ЦМР.


Слайд 13 GRID.1
При создании GRID-моделей на первом шаге изучаемую территорию

GRID.1При создании GRID-моделей на первом шаге изучаемую территорию как бы нарезают

как бы нарезают на квадратные выделы, участки, геометрические размеры

которых определяются заранее исходя из качества исходных материалов, задач исследования и технических средств (grid в переводе с английского – решетка, сетка). Малые пиксели детальнее передают неровности земной поверхности, но для создания таких ЦМР требуются крупномасштабные исходные материалы, а образованный массив чисел – огромен и труднообрабатываем. Обычно размер пикселей устанавливают равным 1 – 2 мм в масштабе карты (например, для 1 : 100 000 карты размер пиксела – 100 – 200 м на местности).

Слайд 14 GRID.2
Далее определяется положение точек, высоты которых известны (определены

GRID.2Далее определяется положение точек, высоты которых известны (определены одним из четырех

одним из четырех рассмотренных способов), относительно ячеек решетки. Высоты

точек присваиваются пикселу, в который попала отметка.


Слайд 15 GRID.3
Затем по правилам интерполяции определяются значения высот всех

GRID.3Затем по правилам интерполяции определяются значения высот всех прочих пикселов. Рельеф

прочих пикселов. Рельеф имитируется плотно подогнанными друг к другу

параллепипедами разной высоты.


Слайд 16 GRID.4

GRID.4

Слайд 17 GRID. Rezult

GRID. Rezult

Слайд 18 TIN.1

Суть модели TIN – в ее названии: Triangulated

TIN.1Суть модели TIN – в ее названии: Triangulated irregular network (нерегулярная

irregular network (нерегулярная треугольная сеть). Она представляет собой сеть

треугольников, в вершинах которых находятся высотные отметки. Строится она следующим образом. Все точки с известными высотами соединяются попарно отрезками так, чтобы они нигде не пересекались; в противном случае оставляют кратчайший отрезок. Полученная сеть треугольников в топографии получила название элементов триангуляции Делоне. В начертательной геометрии с триангуляцией Делоне тесно связаны полигоны Тиссена, или диаграммы Вороного, обладающие рядом особых свойств. В результате моделируемая поверхность представляется как многогранная.

Слайд 22 Цифровое моделирование.2

Цифровое моделирование.2

Слайд 23 Интерполяция в ЦМР
Важным элементом построения любой ЦМР независимо

Интерполяция в ЦМРВажным элементом построения любой ЦМР независимо от формата представления

от формата представления является интерполирование – т.е. нахождение высот

земной поверхности любой произвольной точки, для которой известны только плановые координаты X и Y, по некоторой сети опорных точек, называемых узлами интерполяции, для которых известны все три координаты – X, Y и Z.

Для GRID-моделей интерполяция необходима для получения непрерывной матрицы высот по дискретным необязательно регулярным опорным точкам, в TIN-моделях она применяется с целью сгущения сети треугольников, обычно весьма разреженной.

Все методы интерполяции делятся на глобальные и локальные, а также точные и аппроксимирующие.


Слайд 24 Глобальная инетполяция
При глобальной интерполяции определение высот произвольных точек

Глобальная инетполяцияПри глобальной интерполяции определение высот произвольных точек осуществляется с использованием

осуществляется с использованием всех узлов интерполяции. В этом случае

изменение в исходном наборе опорных точек (добавление, удаление и т.п.) сказывается на всей результирующей ЦМР.

Слайд 25 Локальная интерполяция
В локальной интерполяции расчет высоты ведется лишь

Локальная интерполяцияВ локальной интерполяции расчет высоты ведется лишь в непосредственных окрестностях

в непосредственных окрестностях точки, многократно повторяя алгоритм вычисления в

разных частях ЦМР.


Слайд 26 Аппроксимирующая интерполяция
В основе аппроксимирующих методов лежит соображение о

Аппроксимирующая интерполяцияВ основе аппроксимирующих методов лежит соображение о неточности или даже

неточности или даже ошибках исходных данных, потому они отражают

лишь общий тренд поверхности, не воспроизводя точного значения высоты в опорных точках.


Слайд 27 Точная интерполяция
Точные методы интерполяции сохраняют высоты в опорных

Точная интерполяцияТочные методы интерполяции сохраняют высоты в опорных точках, на которых

точках, на которых базируется сама интерполяция, и поверхность проходит

через все точки с известными аппликатами.

Слайд 28 Linear interpolation
Среди конкретных реализаций алгоритмов интерполяции наиболее часто

Linear interpolationСреди конкретных реализаций алгоритмов интерполяции наиболее часто употребляется линейная интерполяция,

употребляется линейная интерполяция, выполняемая от точки к точке по

отрезкам прямых линий.

Слайд 29 Inverse weight interpolation
Другой метод – метод обратных весовых

Inverse weight interpolationДругой метод – метод обратных весовых коэффициентов – при

коэффициентов – при интерполировании позволяет в большей степени учитывать

влияние близ лежащих точек и в меньшей – находящихся на удалении.

Слайд 30 Nearest neighbor interpolation
В следующем способе – методе ближайшего

Nearest neighbor interpolationВ следующем способе – методе ближайшего соседа – высота

соседа – высота точки принимается равной высоте опорной точки,

располагающейся ближе всего.

z

x или y

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

порядковые номера ячеек растра

d2

z1, z0

z2

z0 = z1 |если d1 < d2|

d1


Слайд 31 Spline interpolation
Следующий метод интерполяции получил названия метода сплайнов

Spline interpolationСледующий метод интерполяции получил названия метода сплайнов (spline в переводе

(spline в переводе с английского – упругая линейка), или

кусочно-полиномиального сглаживания.

Слайд 32 Spline interpolation

Spline interpolation

Слайд 33 Аппроксимирующая интерполяция
Все рассмотренные методы интерполяции относятся к точным.

Аппроксимирующая интерполяцияВсе рассмотренные методы интерполяции относятся к точным. Однако наибольшую популярность завоевали аппроксимирующие методы:полиномиальная интерполяциякригинг.

Однако наибольшую популярность завоевали аппроксимирующие методы:
полиномиальная интерполяция
кригинг.


Слайд 34 Аппроксимирующая интерполяция
В аппроксимирующих методах рельеф земной поверхности понимается

Аппроксимирующая интерполяцияВ аппроксимирующих методах рельеф земной поверхности понимается как очень сложная

как очень сложная функция вида
z = F(x, y),


т.е. высота точки зависит от ее пространственного положения. Эта функция неизвестна и неопределима, поскольку учитывает огромное число причин и факторов, влияющих на рельеф. Но ее можно заменить более простой функцией, свойства которой известны, и представить рельеф в виде
z = f(x, y) + ε,
где ε – некоторый неразложимый остаток, очень малый по величине:
[F(x, y) – f(x, y)] = ε → 0.


Слайд 35 Полиноминальная интерполяция
В полиномиальной интерполяции отыскание высот промежуточных точек

Полиноминальная интерполяцияВ полиномиальной интерполяции отыскание высот промежуточных точек z0 проводится путем

z0 проводится путем решения полиномов заданной степени m:



где aij

– коэффициенты полинома, а x и y – координаты сети. Коэффициенты полинома определяются исходя из условия минимизации ε, для этого необходимо, чтобы число опорных точек, привлекаемых для расчета, было не меньше величины
(m + 1)·(m + 2) / 2.
Порядок полинома указывает на число чередующихся максимумов или минимумов аппроксимирующей поверхности, которое равно m – 1.

Слайд 36 Полином 1-ой степени
Полином первой степени (m =

Полином 1-ой степени Полином первой степени (m = 1) z0 =

1) z0 = a + bx + cy описывает

наклонную плоскую поверхность и для своего определения требует знания высот всего лишь 3 точек.

Слайд 37 Полином 2-ой степени
Полином второй степени (m = 2)

Полином 2-ой степениПолином второй степени (m = 2) z0 = a

z0 = a + bx + cy + dx2

+ exy + fy2 способен представлять поверхности с одним экстремумом (например, положительную или отрицательную форму) и требует знания высот 6 точек.

Слайд 38 Полином 3-ей степени
Полином третьей степени (m = 3)

Полином 3-ей степениПолином третьей степени (m = 3) z0 = a

z0 = a + bx + cy + dx2

+ exy + fy2 + gx3 + hx2y + ixy2 + jy3 представляет поверхности с одним максимумом и одним минимумом при условии, что априори известны триады координат 10 точек. Полиномы более высоких степеней обычно не применяются.


Слайд 39 Кригинг.1
В методе кригинга изменчивость высот подразделяется на три

Кригинг.1В методе кригинга изменчивость высот подразделяется на три компоненты: трендовую e

компоненты:
трендовую e
автокорреляционную e´
случайную e´´
На примере

одномерной функции значения высот z в точках x может быть представлено как:
z(x) = e(x) + e´(x) + e´´(x).


Слайд 40 Кригинг.2
Трендовая компонента отражает направленность изменений высот

Автокорреляционная характеризуют физически

Кригинг.2Трендовая компонента отражает направленность изменений высотАвтокорреляционная характеризуют физически трудно объяснимую вариацию,

трудно объяснимую вариацию, зависящую от соседних точек

Случайная – некоторый

статистический шум, равный постоянному значению.

Различают простой кригинг и универсальный.

В простом кригинге тренд e(x) предполагается постоянным и рассматривается как средняя арифметическая высота . В универсальном кригинге тренд обычно моделируется полиномами первой или второй степени.

  • Имя файла: tsifrovoe-modelirovanie.pptx
  • Количество просмотров: 221
  • Количество скачиваний: 1