Tài liệu Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN Bài giảng: Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling) KS. Nguyễn Duy Liêm Điện thoại: 0983.613.551 Email: [email protected] Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN Phương pháp xây dựng mô hình địa hình (Methods for Constructing a Terrain Model) Đường bình độ (Contours) Mạng lưới tam giác không đều (Triangulated Irregular Networks) Mạng lưới ô vuông đều (Regular Grid Networks) Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 2 Nội dung  Nhắc lại: Mô hình hóa bề mặt địa hình (Terrain Modeling)  Phương pháp biểu diễn bề mặt địa hình (Representation of Terrain Surfaces)  Hình thức: Bản đồ (Maps), Hình ảnh (Photographs)  Nội dung: Đường bình độ (Contours), Mạng lưới tam giác không đều (TINs- Triangulated Irregular Networks), Mạng lưới ô vuông đều (Regular Grid Networks)  Cấu trúc dữ liệu (Data Structures), Phương pháp xây dựng (Construction Methods)  Đường bình độ  Mạng  Mạng  lưới tam giác không đều lưới ô vuông đều Chuyển đổi giữa các phương pháp biểu diễn bề mặt địa hình (Conversion involved in Representation of Terrain Surfaces) Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 3 Tài liệu tham khảo  Terrain Analysis- Principles and Applications (2000)  1.1.1,  Digital Terrain Modeling- Principles and Methodology (2005)  1.1.1,  2.1 - 2.4 1.1.2, 1.2.2, 3.1 Digital Terrain Modeling- Acquisition, Manipulation and Applications (2005)  1.4, Chapter 3 Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 4 Mạng lưới ô vuông đều (Regular Grid Networks)  Tập hợp các ô vuông (pixel) nằm kề nhau thể hiện giá trị độ cao.  Mô hình số thể hiện sự thay đổi độ cao của bề mặt địa hình trong không gian dưới dạng mạng lưới đều (Digital Elevation Model- DEM). Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 5 Cấu trúc dữ liệu của DEM  Mỗi nút tương ứng với 1 giá trị độ cao.  Độ phân giải của mạng lưới là khoảng cách giữa 2 nút lân cận. Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 6 Cấu trúc dữ liệu của DEM  Mỗi pixel lưu trữ 1 giá trị độ cao trung bình của pixel đó.  Độ cao được thể hiện bằng màu sắc khi biểu diễn đồ họa. Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 7 Độ phân giải của DEM  Độ phân giải = Kích thước pixel  Thấp:  Cao:  Xử lý nhanh hơn Giữ lại đối tượng nhỏ Dung lượng DEM = Dung lượng lưu trữ 1 pixel x Số lượng pixel Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 8 Dung lượng của DEM  Cùng phạm vi không gian và độ phân giải bức xạ, DEM 10m chiếm dung lượng lưu trữ gấp mấy lần so với DEM 100m? DEM 10m Copyright © 2014 | [email protected] DEM 100m Mô hình hóa bề mặt 9 Cấu trúc dữ liệu của DEM  Vị trí của pixel được xác định dựa trên:  Hệ tọa độ của ảnh,  Hệ tọa độ địa lý Làm thế nào xác định tọa độ ảnh của 1 pixel theo tọa độ địa lý và ngược lại? Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 10 Phương pháp xây dựng DEM  Nội suy từ tập hợp điểm độ cao, đường bình độ Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 11 Phương pháp xây dựng DEM  Nội suy từ TIN Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 12 Nội suy là gì?  Ước lượng giá trị chưa biết dựa trên những điểm đã biết giá trị xung quanh. Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 13 Nội suy DEM  Tạo bề mặt (raster) từ dữ liệu điểm, đường  Nội suy 2 chiều Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 14 Cơ sở của phép nội suy  Những điểm gần nhau có giá trị tương tự nhau hơn những điểm ở xa nhau.  Mức độ thay đổi giữa các điểm phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng. Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 15 Các phương pháp nội suy  Toàn cục (Global): xem xét tất cả giá trị đã biết để ước lượng giá trị chưa biết  Cục bộ (Local): chỉ xem xét một số điểm (trong bán kính xác định) để ước lượng giá trị chưa biết Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 16 Nội suy toàn cục  Sử dụng tất cả giá trị đã biết để ước lượng một hàm số, áp dụng cho toàn bề mặt. Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 17 Nội suy toàn cục  Thường tạo ra bề mặt mượt mà  Rất nhạy với những giá trị cá biệt (outlier)  dữ liệu sai Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 18 Nội suy cục bộ  Chỉ xem xét một số điểm nhất định (nằm trong bán kính xác định tính từ điểm nội suy hoặc một số điểm xác định) để nội suy.  Tập giá trị được dùng để tính toán tạo này cửa sổ. Cửa sổ này di chuyển theo tập giá trị (hàm tính khác nhau). Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 19 Nội suy cục bộ  Thường tạo ra bề mặt ít mượt mà  Không nhạy với những giá trị cá biệt (outlier)  dữ liệu sai Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 20