Olsztyn, 8.06.2005
UNIWERSYTET WARMIŃSKO - MAZURSKI W OLSZTYNIE
WYDZIAŁ GEODEZJI I GOSPODARKI PRZESTRZENNEJ
SPRAWOZDANIE NR 3
Opracowanie fragmentu DTM'u na podstawie pomiarów manualnych w systemie VSD
Jurand Grobelski
Marcin Ossowski
Karolina Józwowicz
Anna Charydczak
Rok III GiK:SzN Grupa 3
Numeryczny Model Rzeźby Terenu (Digital Terrain Model - DTM) jest numeryczną, dyskretną (punktową) reprezentacją wysokości topograficznej powierzchni terenu, wraz z algorytmem interpolacyjnym umożliwiającym odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze. Zwykle DTM jest reprezentowany przez punkty, rozłożone regularnie lub nieregularnie na powierzchni terenu i uzupełnione dodatkowo punktami opisującymi morfologiczne formy terenu.
Algorytm interpolacyjny, który jest nieodłączną składową DTM, pozwala określić (wyinterpolować) wartość wysokości dla dowolnego punktu o położeniu określonym przez jego współrzędne x, y, tj. znaleźć wartość z = f(x,y) (w przeciwieństwie do modelowania powierzchni i obiektów w przestrzeni 3D jest to zawsze tylko jedna wartość wysokości).
Punkty reprezentujące DTM mogą być uporządkowane w jednej z dwóch struktur:
TIN (Triangular Irregular Network) - modele tego rodzaju tworzą charakterystyczne, nieregularnie rozmieszczone punkty powierzchni terenowej. Informacje pozyskane na ich podstawie pozwalają określić formy powierzchni terenowej. Podczas procesu modelowania tworzona jest na płaszczyźnie poziomej siatka trójkątów. Po zrzutowaniu punktów modelu na płaszczyznę łączymy ze sobą punkty, tworząc sieć trójkątów. Muszą być spełnione podstawowe warunki: tworzone trójkąty powinny być możliwie równoboczne i możliwie małe oraz każdy punkt modelu powinien być uwzględniony.
GRID - model punktowy tego rodzaju stanowi siatkę kwadratów. Punktom węzłowym siatki przyporządkowane są wysokości punktów powierzchni terenowej. Wysokości te tworzą macierz o elementach Zij, gdzie wskaźniki i,j określają położenie punktu węzłowego w siatce. Ważną zaletą opisywanego modelu jest jego prostota. Pociąga ona za sobą także negatywne konsekwencje, gdyż rozmieszczenie punktów modelu nie jest związane z istniejącymi formami terenowymi. Jeśli chcielibyśmy uzyskać odpowiednią dokładność, należałoby siatkę zagęścić. Aby uniknąć nadmiernej liczby danych w miejscach, gdzie powierzchnia jest mało urozmaicona, najkorzystniej jest stworzyć strukturę hierarchiczną siatki, poprzez zagęszczenie jej w odpowiednich miejscach. Taki typ modelu dostosowany jest do instrumentów fotogrametrycznych o sterowaniu komputerowym. Jego szerokie zastosowanie wynika z możliwości przeprowadzenia analiz przestrzeni 3D, a także z wykorzystania do ortorektyfikacji. Proces zagęszczania można powtarzać do uzyskania żądanej wierności odtworzenia powierzchni terenowej.
Regularna sieć powstaje zwykle nie poprzez pomiar, lecz poprzez interpolację między rozproszonymi punktami pomiarowymi. Ta sieć jest określana jako „sieć wtórna", lub „sieć wynikowa" DTM.
DTM oprócz punktów strukturze TIN lub GRID zawiera:
- przebieg linii szkieletowe (tworzących obrys)
- przebieg linii nieciągłości (skarpy, urwiska)
- powierzchnie wyłączeń (wody, budynki)
- lokalne ekstrema wysokościowe (wierzchołki, dna)
Dane źródłowe do generowania Numerycznego Modelu Rzeźby Terenu można pozyskać wykorzystując następujące technologie pomiarowe:
- bezpośredni pomiar terenowy (np. tachymertia elektroniczna),
- technologia kartograficzna (na podstawie istniejących opracowań mapowych),
- technologia fotogrametryczna, a w tym:
opracowanie autogrametryczne — autograf analityczny lub analogowy,
opracowanie cyfrowe — cyfrowa stacja fotogrametryczna,
lotniczy skaner laserowy,
opracowanie zdjęć i obrazów satelitarnych. W kontekście planowania budowy DTM o zasięgu krajowym praktyczne znaczenie mają tylko technologie kartograficzne i fotogrametryczne.
Pod pojęciem dokładności wysokościowej DTM rozumie się błąd średni wysokości wyinterpolowanej z wynikowego DTM. Na błąd ten składają się:
- błędy danych źródłowych
- wielkość oczka siatki
- czynnik opisujący charakter terenu.
- metody interpolacji
Pojęcie jakości DTM jest pojęciem szerszym od dokładności i obejmuje również kompletność i adekwatność opisu morfologicznych form terenowych.
Wykonanie ćwiczenia
Przebieg pomiaru:
1. Wczytanie siatki kwadratów z pliku ABS, poprzez wciśnięcie kombinacji [CTRL]+[E]
2. Wykonanie manualnego pomiaru DTM:
zgrubne ustawienie znaczka pomiarowego w pobliżu krzyża siatki kwadratów
wygaszenie siatki kwadratów: [ALT]+[E]
naprowadzenie znaczka pomiarowego na powierzchnię terenu (z góry na dół) za pomocą klawiszy [F1] i [F2]
włączenie siatki kwadratów: [ALT]+[E]
przesunięcie siatki kwadratów na zadaną wysokość: [CTRL]+[D]
dokładne ustawienie znaczka pomiarowego w punkcie o współrzędnych tworzących regularną siatkę kwadratów o boku oczka 25 m
zapis punktu za pomocą klawisza [J]
Nazwa zadania : 319_320 25-04-2005, 15:15
Nazwa obrazu : D:\OLSZTYN\319.TIF (10240*10240)
D:\OLSZTYN\320.TIF (10240*10240)
Wspolrzedne w ukladzie obrazu
31901 4915.00 -2184.00 610.00 -2234.00
31902 6509.00 -1858.00 2216.00 -1900.00
31903 7564.00 -1648.00 3276.00 -1685.00
31904 8760.00 -1682.00 4478.00 -1711.00
31905 8829.00 -3549.00 4578.00 -3572.00
31906 5305.00 -3179.00 1033.00 -3227.00
31907 6287.00 -3112.00 2035.00 -3153.00
31908 7985.00 -3219.00 3741.00 -3249.00
31909 4613.00 -4034.00 371.00 -4087.00
31910 6697.00 -3950.00 2466.00 -3988.00
31911 6130.00 -5851.00 1882.00 -5893.00
31912 6911.00 -5763.00 2678.00 -5798.00
31913 7980.00 -5242.00 3737.00 -5268.00
31914 8960.00 -5323.00 4702.00 -5342.00
31915 9648.00 -6110.00 5383.00 -6121.00
31916 6363.00 -7275.00 2131.00 -7315.00
31917 7052.00 -7309.00 2766.00 -7343.00
31918 7860.00 -7418.00 3619.00 -7445.00
31919 8862.00 -6861.00 4600.00 -6879.00
31920 7062.00 -7541.00 2827.00 -7575.00
31921 4607.50 -9666.50 434.00 -9731.00
31922 4825.50 -9666.00 653.00 -9728.50
31923 5042.00 -9665.00 870.50 -9725.00
31924 5258.00 -9664.00 1087.50 -9721.50
31925 5475.00 -9663.00 1304.50 -9718.00
31926 5693.50 -9670.00 1516.50 -9723.00
31927 5910.50 -9667.50 1735.50 -9718.50
31928 6129.50 -9678.50 1943.50 -9727.00
31929 6349.50 -9682.50 2160.00 -9728.50
31930 6567.00 -9681.00 2379.00 -9724.50
31931 6779.50 -9681.50 2590.50 -9722.50
31932 6996.50 -9678.50 2809.00 -9717.50
31933 7223.00 -9681.00 3032.50 -9717.50
31934 7440.00 -9678.50 3251.00 -9713.00
31935 7659.50 -9678.50 3470.00 -9710.00
31936 7878.00 -9677.50 3688.00 -9707.00
31937 8097.00 -9677.00 3906.50 -9704.00
31938 8315.00 -9676.00 4124.50 -9701.00
31939 8532.00 -9673.00 4343.00 -9695.50
31940 8753.00 -9675.50 4560.50 -9695.50
31941 8971.00 -9673.00 4780.00 -9690.50
31942 9191.00 -9673.50 4998.00 -9688.50
31943 9409.00 -9673.00 5216.00 -9686.00
31944 9407.50 -9454.00 5213.00 -9467.00
31945 9187.50 -9453.00 4995.00 -9468.00
31946 8969.00 -9454.50 4776.50 -9472.00
31947 8751.00 -9455.50 4558.50 -9475.00
31948 8532.00 -9456.00 4340.50 -9478.00
31949 8315.00 -9458.50 4121.00 -9483.00
31950 8098.00 -9463.00 3902.00 -9489.50
31951 7878.00 -9462.50 3684.00 -9491.50
31952 7660.50 -9465.00 3465.50 -9496.50
31953 7441.00 -9464.00 3247.00 -9497.50
31954 7223.50 -9464.50 3029.50 -9500.50
31955 7003.00 -9464.00 2811.50 -9502.00
31956 6785.50 -9467.00 2591.50 -9507.50
31957 6567.00 -9468.00 2372.50 -9511.00
31958 6349.50 -9469.00 2154.00 -9514.50
31959 6131.00 -9471.00 1934.50 -9518.50
31960 5912.50 -9470.00 1718.00 -9520.00
31961 5694.00 -9470.50 1499.00 -9522.50
31962 5474.50 -9448.50 1300.50 -9503.00
31963 5257.50 -9450.00 1082.00 -9507.00
31964 5040.50 -9450.50 865.00 -9510.00
31965 4823.50 -9450.50 648.50 -9512.00
31966 4607.00 -9450.50 431.50 -9514.50
31967 4605.50 -9236.00 427.00 -9299.00
31968 4822.00 -9235.00 644.00 -9296.00
31969 5039.00 -9232.50 863.50 -9291.00
31970 5256.00 -9230.00 1082.50 -9286.00
31971 5472.50 -9229.50 1299.00 -9283.50
31972 5692.00 -9246.50 1501.00 -9298.00
31973 5911.00 -9252.00 1714.50 -9301.50
31974 6130.50 -9258.50 1927.00 -9305.50
31975 6350.50 -9262.50 2142.00 -9307.50
31976 6570.50 -9263.50 2361.00 -9306.00
31977 6790.00 -9263.50 2579.50 -9303.50
31978 7007.50 -9260.00 2799.50 -9298.00
31979 7226.50 -9258.00 3020.00 -9293.50
31980 7448.00 -9262.00 3238.00 -9295.00
31981 7663.00 -9251.00 3460.00 -9281.50
31982 7882.50 -9252.50 3678.50 -9281.00
31983 8101.00 -9252.00 3896.50 -9278.00
31984 8322.50 -9253.50 4115.50 -9277.00
31985 8544.00 -9254.50 4334.00 -9276.00
31986 8762.50 -9253.00 4553.00 -9272.00
31987 8975.00 -9244.50 4772.50 -9261.00
31988 9191.00 -9240.00 4991.00 -9255.00
31989 9407.00 -9235.50 5210.00 -9248.00
31990 9626.00 -9235.00 5428.50 -9245.00
31991 9847.50 -9236.50 5647.00 -9244.00
31992 9810.00 -8988.50 5638.50 -8996.50
31993 9588.00 -8984.50 5422.00 -8995.00
31994 9415.50 -9027.00 5207.00 -9039.00
31995 9195.50 -9027.50 4988.50 -9042.00
31996 8978.50 -9030.50 4769.00 -9047.50
31997 8762.50 -9035.00 4550.50 -9054.00
31998 8550.00 -9044.50 4329.00 -9065.50
31999 8330.00 -9045.00 4110.00 -9068.50
32000 8111.00 -9047.00 3889.50 -9072.50
32001 7887.00 -9043.00 3671.50 -9071.00
32002 7666.50 -9041.50 3453.00 -9071.50
32003 7446.50 -9041.50 3234.50 -9074.00
32004 7225.00 -9038.50 3016.50 -9073.50
32005 7008.00 -9042.50 2797.00 -9080.00
32006 6787.50 -9042.50 2578.00 -9082.00
32007 6570.50 -9047.00 2356.50 -9088.50
32008 6349.50 -9043.00 2141.00 -9087.00
32009 6131.00 -9043.00 1922.00 -9089.50
32010 5910.50 -9038.00 1708.00 -9087.00
32011 5691.00 -9031.00 1496.50 -9081.50
32012 5472.50 -9024.00 1286.00 -9077.00
32013 5255.50 -9032.00 1061.00 -9087.50
32014 5038.00 -9030.50 845.00 -9088.00
32015 4820.00 -9027.00 631.50 -9087.00
32016 4603.00 -9022.50 419.00 -9085.00
32017 4601.50 -8810.00 411.50 -8871.50
32018 4819.00 -8812.50 626.00 -8871.50
32019 5036.50 -8811.00 844.00 -8868.00
32020 5253.50 -8813.50 1058.50 -8868.00
32021 5472.00 -8817.00 1272.50 -8869.50
32022 5690.00 -8819.00 1488.00 -8869.00
Wspolrzedne terenowe
31901 -22033.923 78331.173 135.192
31902 -21853.113 78367.915 130.223
31903 -21732.947 78391.601 127.306
31904 -21596.423 78387.707 123.974
31905 -21588.180 78175.948 117.804
31906 -21990.417 78219.698 125.643
31907 -21878.119 78227.707 118.258
31908 -21683.676 78214.637 114.955
31909 -22070.085 78123.718 116.020
31910 -21831.235 78132.104 112.593
31911 -21898.330 77915.147 123.978
31912 -21808.693 77924.395 118.339
31913 -21686.763 77983.218 120.428
31914 -21576.619 77973.328 125.603
31915 -21500.474 77883.828 129.886
31916 -21872.606 77752.657 121.892
31917 -21796.944 77751.598 142.191
31918 -21703.008 77736.045 125.944
31919 -21590.445 77799.429 131.725
31920 -21793.455 77722.261 124.009
31921 -22075.105 77475.089 104.026
31922 -22049.961 77474.988 103.998
31923 -22024.992 77474.969 103.944
31924 -22000.081 77474.944 103.868
31925 -21975.062 77475.038 104.153
31926 -21949.980 77475.008 106.918
31927 -21924.981 77474.970 106.390
31928 -21900.089 77475.076 110.824
31929 -21874.975 77475.014 112.360
31930 -21850.001 77474.936 111.963
31931 -21825.700 77474.947 112.492
31932 -21800.771 77474.993 112.044
31933 -21774.999 77475.001 113.299
31934 -21750.066 77474.975 112.808
31935 -21724.970 77474.973 113.061
31936 -21699.994 77475.015 113.287
31937 -21674.966 77475.023 113.492
31938 -21650.013 77474.987 113.483
31939 -21625.028 77475.012 112.879
31940 -21600.066 77475.037 114.161
31941 -21574.952 77474.990 113.514
31942 -21549.978 77475.037 114.177
31943 -21525.014 77474.906 114.057
31944 -21525.003 77499.930 113.948
31945 -21549.974 77499.991 113.313
31946 -21575.005 77499.969 113.418
31947 -21599.971 77500.028 113.500
31948 -21624.953 77499.984 113.179
31949 -21650.021 77500.128 114.165
31950 -21675.016 77500.010 114.945
31951 -21700.023 77499.939 114.176
31952 -21724.976 77499.880 114.527
31953 -21750.017 77500.004 114.090
31954 -21774.900 77500.037 114.013
31955 -21800.001 77499.910 112.965
31956 -21825.019 77499.947 113.795
31957 -21850.045 77499.964 113.839
31958 -21874.973 77500.033 114.051
31959 -21900.010 77500.014 114.244
31960 -21924.980 77499.934 113.271
31961 -21950.018 77500.011 113.226
31962 -21974.988 77500.004 104.927
31963 -21999.997 77500.041 105.222
31964 -22025.006 77500.003 104.919
31965 -22050.032 77499.986 104.403
31966 -22075.004 77500.051 104.246
31967 -22075.002 77524.985 104.851
31968 -22050.040 77524.998 104.999
31969 -22025.034 77524.977 104.358
31970 -22000.011 77525.007 103.885
31971 -21975.051 77525.000 104.158
31972 -21950.016 77525.040 111.121
31973 -21925.012 77524.968 113.448
31974 -21900.065 77524.981 116.316
31975 -21875.089 77525.008 118.393
31976 -21850.023 77524.942 118.935
31977 -21825.031 77524.983 119.452
31978 -21800.103 77524.982 118.620
31979 -21775.035 77524.950 118.147
31980 -21749.984 77524.802 119.547
31981 -21724.981 77525.149 116.934
31982 -21699.992 77524.953 117.342
31983 -21675.084 77524.954 117.535
31984 -21650.013 77524.947 118.463
31985 -21625.015 77525.015 119.553
31986 -21600.042 77524.993 119.300
31987 -21575.049 77525.020 116.558
31988 -21550.071 77525.034 115.494
31989 -21524.995 77525.048 114.219
31990 -21499.968 77525.001 114.255
31991 -21474.978 77525.003 115.218
31992 -21475.083 77550.002 103.421
31993 -21500.007 77550.027 101.480
31994 -21525.029 77549.993 117.911
31995 -21549.998 77549.929 117.483
31996 -21575.059 77550.005 118.544
31997 -21599.970 77549.937 119.587
31998 -21625.054 77549.997 123.054
31999 -21650.001 77549.961 122.726
32000 -21675.046 77550.051 123.316
32001 -21700.073 77549.974 121.059
32002 -21725.050 77550.069 120.283
32003 -21750.026 77550.010 119.676
32004 -21775.077 77550.068 118.284
32005 -21799.968 77549.974 119.145
32006 -21825.049 77549.928 118.470
32007 -21849.986 77550.013 120.038
32008 -21875.002 77549.942 117.804
32009 -21899.964 77550.059 117.812
32010 -21925.012 77549.979 115.147
32011 -21950.010 77550.020 111.881
32012 -21975.001 77549.989 108.579
32013 -21999.969 77549.987 111.367
32014 -22024.941 77550.057 110.504
32015 -22050.032 77549.990 108.471
32016 -22075.076 77550.029 106.410
32017 -22075.025 77574.995 108.162
32018 -22049.967 77574.994 109.639
32019 -22024.971 77575.051 109.753
32020 -22000.046 77574.988 110.993
32021 -21975.009 77574.977 112.970
32022 -21950.064 77574.958 114.161