NÕu ph©n tÝch sù ph¸t t¸n cña mét ®èi t−îng theo thêi gian nh− khãi bôi « nhiÔm ta nªn chän d÷ liÖu raster.. Sù che phñ nhanh cña d÷ liÖu raster phï hîp víi sù ph©n tÝch..[r]
(1)Ch−¬ng II
Mơ hình hố trái đất
2.1 Ba ph−ơng pháp mô tả trái đất
Những áp dụng hệ thông tin địa lý GIS đ−ợc trình bày ch−ơng I cho ta thấy mẫu ứng dụng nhằm nắm bắt thiên nhiên, xây dựng mơi tr−ờng, dự đốn thay đổi giới dựa thời tiết, hoạt động ng−ời hay kiện địa chất Trong ứng dụng nhận thấy: định đ−ợc xây dựng quan hệ tới sử dụng tập hợp liệu tự nhiên, để phục vụ cho kiểu liệu logic
D÷ liƯu biĨu diƠn mô hình:
Vi GIS, ta cú ba phng pháp để tạo liệu mơ hình hố trái đất:
- Mơ hình vector: Tập hợp đối t−ợng riêng lẻ (discrete) đ−ợc dịnh dạng kiểu Vector
- Mô hình lới (grid): Tập hợp « (cells) víi d÷ liƯu kiĨu quang phỉ hay thc tÝnh
- Mơ hình tam giác khơng (TIN): Tập hợp điểm tam giác (triangulated point) mô hỡnh hoỏ b mt trỏi t
Mô hình hoá liệu vector
Mụ hỡnh vector (hỡnh 2.1) biểu diễn đối t−ơng nh− điểm (point), đ−ờng (line), đa giác (polygon) Mơ hình vector áp dụng tốt cho việc mô tả đối t−ợng riêng rẽ, đ−ợc xác định hình dạng đ−ờng biên Những đối t−ợng có hình dạng vị trí xác, thuộc tính, nguồn gốc (metadata), ứng xử (behavious)
H×nh 2.1 Mô hình Vector
Mô hình hoá liÖu raster
(2)Tập hợp liệu raster có khả v−ợt trội việc l−u trữ làm việc với loại liệu liên tục, nh− độ cao, mặt n−ớc, nguồn ô nhiễm vùng ảnh hng ca ting n
Hình 2.2 Mô hình raster
Mô hình hoá liệu tam giác TIN (triangulated irregular networks - Tins).
Mơ hình TIN có ích sử dụng có hiệu để biểu diễn phần bề mặt trái đất (hình 2.3)
TINs hỗ trợ quan sát theo phối cảnh Có thể phủ lên mơ hình TIN hình ảnh để tạo hình ảnh thực, biểu diễn khu đất Mơ hình TIN đặc biệt có hiệu việc mơ hình hố đ−ờng phân thuỷ, tụ thuỷ, hiển thị bề mặt, đ−ờng chiếu sáng, độ dốc, h−ớng, bói sụng v th tớch
Hình 2.3 Mô hình tam gi¸c
Mơ hình TIN mơ hình hố điểm, đ−ờng đa giác Ph−ơng pháp tam giác đ−ợc tạo thành từ vơ số điểm có toạ độ x,y,z Các đ−ờng gián đoạn biểu diễn suối, diềm sông suối vô số đôi t−ợng dạng tuyến, kể hết Những mặt biểu diễn đa giác, với độ cao nh− hồ, đầm hay biên giới Bản đồ đ−ờng đồng mức tạo từ mơ hình TIN, sử dụng tuyến nội suy, hay thuật toán làm trơn đa tuyến
2.2 Mô hình hoá bề mặt
GIS tạo mơ hình bề mặt ba ph−ơng pháp, mặt raster, đ−ờng đồng m−c mạng l−ới tam giác không TIN
(3)2.2.1 BỊ mỈt raster
Một số liệu trái đất có dạng l−ới vng với giá trị độ cạo Ví dụ nh− kiểu liệu mơ hình số độ cao (Digital Elevation Model - DEM) theo tiêu chuẩn trắc địa Hoa Kỳ (hình 2.4) Hình 2.4 Mơ hình số độ cao
(DEM)
Tập hợp liêu raster biểu diễn cao độ, đặt khoảng cách Mỗi ô raster liên kết với giá trị độ cao
Từ tập hợp liệu raster độ cao, cao độ điểm bề mặt, tính tốn tạo đ−ờng ng mc
Ưu điểm liệu raster lµ:
- Khái niệm mơ hình theo liệu raster đơn giản Dữ liệu l−u trữ gọn gàng
- Các thuật tốn ứng dụng vào mơ hình raster rõ ràng - Dữ liệu độ cao t−ơng đối phong phú chi phí khơng cao Nh−ợc điểm liệu raster là:
- L−ới không linh hoạt khơng phù hợp với biến đổi địa hình
- Các đối t−ợng dạng tuyến không đ−ợc biểu diễn tốt cho nhiều ứng dụng 2.2.2 Đ−ờng đồng mức
Đ−ờng đồng mức đ−ợc dùng để biểu diễn bề mặt Đ−ờng đồng mức đ−ờng chạy theo giá trị độ cao nh− Đ−ờng đồng mức nguồn liệu
thông tin mặt đất, dễ truy cập đa số ng−ời sử dụng đồ
Hình 2.5 Đ−ờng đồng mức
Đ−ờng đồng mức dễ hiểu ng−ời Đ−ờng đồng mức khép kín cách biểu trực quan cho ng−ời dùng đồ biết đ−ợc độ dốc vị trí khu đất Góc gãy nhọn đ−ờng đồng mức cho ta biết điểm khởi nguồn suối hay mũi đất Có thể biết đ−ợc nằm khu đất xem đ−ờng đồng mức
(4)sang mơ hình raster hay mơ hình TINs Sự chuyển đổi thành đ−ờng đồng mức ph−ơng sách cuối để xây dựng mơ hình bề mặt
2.2.3 Mạng l−ới tam giác không TIN
Mạng l−ới tam giác khơng (TIN) có hiệu xác để mơ hình hố bề mặt liên tục
H×nh 2.6 Mô hình TIN đợc xây
dựng theo cách này
1' Tp hp cỏc im cú to độ x,y,z thông qua thiết bị photogrammetric, tập hợp liệu GPS, ph−ơng tiện khác Các đ−ờng đứt nét thể thay đổi mặt, phạm vi không nối tam giác thể đối t−ợng nh− hồ n−ớc
2' Từ tập hợp điểm, phần mềm GIS tạo mạng l−ới tối −u tam giác, tam giác mang tên "Tam giác Delaunay" Trong mơ hình TIN tam giác đ−ợc tạo cho gần gũi với tam giỏc u cng nhiu cng tt
3' Mỗi tam giác tạo mặt phẳng dốc nghiêng
Từ mơ hình TIN, tính tốn đ−ợc cao độ cho điểm nào, tr−ớc hết dựa vào toạ độ X, Y sau nội suy cao độ Z
Hình 2.7 Tam giác có to nh
3D mô hình TIN Mô hình TIN ứng dụng có hiệu
mật độ điểm khu vực bề mặt tỷ lệ với biến đổi mặt đất Khu vực đồng ruộng phẳng có mật độ điểm thấp hơn, cịn khu vực núi địi hỏi phải có mật độ điểm cao hơn, đặc biệt nơi bề mặt thay đổi đột ngột
2.2.3.1 C¸c bé phËn mô hình TIN:
Mô hình TIN biểu diễn điểm, đờng, đa giác
Mỗi điểm khối điểm mang theo cặp toạ độ giá trị X,Y,Z Những điểm đ−ợc tập hợp thiết bị photogrammetric, công nghệ viễn thám, chuyển đổi liệu khác sang Hình 2.8 Mơ hình TIN với
(5)Những đ−ờng gián đoạn biểu thị bề mặt thay đổi đột ngột, khơng liên tục Ví dụ, tr−ờng hợp dùng đ−ờng nét đứt để mô tả suối, đ−ờng phân thuỷ, mép cơng trình xây dựng, vùng có thay đổi bể mặt đào đắp máy móc
Vùng bị loại trừ (lỗ thủng) biểu thị khu vực có độ cao nhau, thơng th−ờng hồ ao
Phần phía biên cơng trình khơng đ−ợc đ−a vào, điều quan trọng ta tính khối l−ợng cơng tỏc t
2.2.3.2 Biểu diễn bề mặt mô h×nh TIN:
Có vài ph−ơng pháp để hiển thị bề mặt đ−ợc biểu diễn mơ hình TIN Có thể vẽ mơ hình TIN đồ phẳng (không gian chiều) với màu sắc để biểu diễn độ cao, độ dốc diện mạo bề mặt
Với phần mềm nh− Arcinfo biểu diễn phối cảnh bề mặt với hình phủ, đ−ờng đồng mức, l−ới hay đối t−ợng khác
2.2.3.3 Phân tích mô hình TIN:
Với mô hình TIN ta có thể thực đợc nhiều công việc phân tích bề mặt Một số phân tÝch nh−:
- Tính tốn cao độ, độ dốc, diện mạo (h−ớng dốc) cho điểm bề mặt
- Phát sinh đ−ờng đồng mức đ−ờng gẫy khúc, đ−ờng trơn nội suy tam giác đạc
- Xác định mức độ, phạm vi, cao độ bề mặt
- Tổng hợp thống kê cho bề mặt nh− thể tích đất theo mặt phẳng, độ dốc trung bình, diện tích, chu vi khu t
- Tạo mặt cắt dọc biểu thị dọc theo tuyến bề mặt
- Thc việc tính tốn thể tích đất cho cơng trình đ−ờng, để tính tốn cân khối l−ợng đào đất khu đắp vào khu
- Phân tích diện tích bề mặt nhìn thấy từ điểm 2.3 Mô hình hoá hình ảnh hay liệu tiêu biểu
D liu nh đ−ợc thu thập từ ảnh vệ tinh, không ảnh ảnh vệ tinh ph−ơng pháp thu thập liệu vùng rộng lớn với giá thành tốn nhất, phận quan trọng nhiều hệ thông tin địa lý
(6)Nếu ta phân tích bề mặt, liệu tam giác hỗ trợ phạm vi rộng lớn nhiệm vụ đòi hỏi Tuy vậy, liệu raster biểu diễn số nhiệm vụ mơ hình hố bề mặt
Dữ liệu tam giác hỗ trợ việc tính tốn khối l−ợng cơng tác đất diện tích đào đắp đất, cho biết khu vực nhìn thấy đ−ợc từ điểm bề mặt, xác định cao độ, độ dốc, h−ớng dốc điểm bề mặt, tạo mặt cắt dọc địa hình theo tuyến xác định đ−ợc sử dụng thiết kế đ−ờng
Nếu phân tích phát tán đối t−ợng theo thời gian nh− khói bụi nhiễm ta nên chọn liệu raster Dữ liệu raster hỗ trợ xác định khoảng cạn kề đối t−ợng, đ−ờng ngắn Sự che phủ nhanh liệu raster phù hợp với phân tích
Nếu nh− cần xác định vị trí tối −u để dặt sở dịch vụ, cửa hàng, nghiên cứu dòng chảy mạng l−ới, điều hành sổ sách địa bạ, liên quan tới địa b−u điện đồ, vấn tin đồ, bạn nên chọn liệu vector
Dữ liệu vector cho phép phân tích yếu tố dựa quan hệ không gian đối t−ợng nh− lân cận, kế tiếp, quan hệ hình học nh− ng−ợc dịng, nối tiếp
• Dạng đồ cần in ra?
Dạng chất l−ợng biểu diễn đồ cần phải xuất yếu tố xác định loại liệu cần thiết cho công việc
Dữ liệu raster liệu tam giác tạo đồ có vùng có liệu thuộc tính khác Dữ liệu vector tạo đồ có đối t−ợng chi tiết xác
Bản đồ gợi ý cho ta sử dụng đối t−ợng điểm, đ−ờng, hay đa giác để thể đối t−ợng đ−ợc thực liệu raster tốt Ví dụ nh−, tỷ lệ đồ gợi ý cho ta thể cơng trình điểm hay đa giác, sông đ−ợc thể đ−ờng hay đa giác
2.5.2 KÕt luËn
Có dạng liệu raster, vector, tam giác, dùng để mơ hình hoá trái đất Trong dạng liệu trên, liệu dạng raster vector dạng chủ yếu, tất phần mềm GIS sử dụng để thực cơng việc mơ hình hố
(7)