8/24/16
HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
(CH4 – MÔ HÌNH SỐ HOÁ ĐỘ CAO)
Phan Trọng Tiến Bộ môn Công nghệ phần mềm– Khoa CNTT Học Viện Nông nghiệp Việt Nam Website: http://timoday.edu.vn Email: phantien84@gmail.com!
Giới thiệu chung
q DEM (Digital Elevation Model) là một cách số
hóa miêu tả bề mặt thực địa.
Mô hình số hoá độ cao
2
1
8/24/16
Nội dung chính
q DEM là gì? q Phương pháp tạo DEM q Vai trò của DEM q Xây dựng bản đồ độ dốc q Xây dựng bản đồ hướng dốc
Mô hình số hoá độ cao
3
DEM là gì?
q Mô hình số hoá độ cao (DEM) là sự thể hiện bằng số sự thay đổi liên tục của độ cao trong không gian đều.
q Ex:
q Độ cao của các điểm trên bề mặt quả đất, độ cao của
các tầng đất, hoặc của mực nước ngầm.
q DEM được lưu trữ khác nhau tuỳ thuộc vào
kiểu số liệu là Raster hay Vector.
Mô hình số hoá độ cao
4
2
8/24/16
Phương pháp tạo DEM
q Phương pháp toán học
q Toàn vùng
q Dãy Fourier q Đa thức bộ bậc 4
q Chi tiết
q Chia vùng đồng đều q Chia vùng không đồng đều
Mô hình số hoá độ cao
5
Phương pháp tạo DEM
q Phương pháp vật thể bản đồ
q Đường đồng mức hay đường bình độ q Đường mặc cắt dọc q Raster: mạng lưới đều (regular rectangular grid,
GRID)
q Vector: mạng lưới tam giác không đều (triagular
irregular network, TIN)
Mô hình số hoá độ cao
6
3
8/24/16
Phương pháp toán học
q Biểu thị mặt cong địa hình chủ yếu dựa vào
các hàm số toán học ba chiều q Có độ mịn cao với các mặt địa hình phức tạp q Cần sử dụng phương pháp cục bộ chia vùng mô
phỏng thành các phần nhỏ để ước lượng độ cao các điểm đã quan chắc
Mô hình số hoá độ cao
7
Phương pháp vật thể bản đồ
q PP sử dụng đường bình độ hay đường đồng
mức: mọi điểm nằm trên cùng đường bình độ sẽ có cùng độ cao
q PP mặt cắt dọc để biểu diễn độ cao: thuận tiện
cho phân tích độ dốc vùng nghiên cứu
=> Nhưng không thuận tiện phân tích dữ liệu trong GIS
Mô hình số hoá độ cao
8
4
8/24/16
Phương pháp vật thể bản đồ
q DEM có thể được biểu diễn bằng:
q Raster - một lưới các ô vuông q Vector - Lưới các tam giác không đều (TIN) q DEM thường được xây dựng bằng cách sử
dụng công nghệ viễn thám (RS) hơn là việc đi thu thập dữ liệu trực tiếp.
Mô hình số hoá độ cao
9
Biểu diễn bằng Raster
q Trong mô hình Raster
500
DEM (GRID) nhìn giống như một ma trận các ô vuông và chia thành các hàng và cột.
300
q Mỗi một ô (cell) chứa giá trị độ cao của điểm trung tâm của ô
Độ cao
Mô hình số hoá độ cao
10
5
8/24/16
Nhược điểm Raster
q Dữ liệu không tối ưu ở những vùng địa hình
đồng nhất
q Không thích ứng với vùng có địa hình phức tạp như những vùng có địa hình thay đổi đột ngột như khe, vực, hố lồi lõm và sông ngòi q => có thể gây nhầm lẫn trong kết quả phân
tích địa hình
Mô hình số hoá độ cao
11
Biểu diễn bằng Vector
880
885
885
q Trong cấu trúc Vector, DEM có thể được coi như là một chuỗi tam giác gọi là TIN (Triangular Irregular Network.)
900
q TIN là tập các đỉnh nối với
880
890
nhau thành các tam giác Mỗi một tam giác được giới hạn bởi 3 điểm đồng nhất về giá trị X,Y và Z (độ cao)
885
870
885
870
Mô hình số hoá độ cao
12
6
8/24/16
Biểu diễn bằng TIN
q Có khả năng biểu diễn bề mặt liên tục từ các điểm rời rạc
q Tập hợp các tam giác có các thuộc tính về độ dốc, diện tích và hướng
Mô hình số hoá độ cao
13
Phương pháp xây dựng DEM
q Phương pháp chụp ảnh lập thể
q Dùng dụng cụ chuyên dụng để chụp điểm mẫu lớn với các giá trị X, Y và Z từ các ảnh lập thể hay viễn thám. Sau đó nội suy thành GRID
q PPháp đòi hỏi kỹ thuật cao và số điểm nhiều nên ít sử dụng
q Nội suy từ đường đồng mức
q Là phương pháp cơ sở để xây dựng DEM q Bước 1: Số hoá các đường đồng mức q Bước 2: Raster hoá đường đồng mức q Bước 3: Nội suy các đường đồng mức đã raster hoá q Bước 4: Xây dựng mô hình TIN thường được dùng sơ đồ Voronoi
Mô hình số hoá độ cao
14
7
8/24/16
PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG DEM
Phương pháp xây dựng DEM từ đường đồng mức
Mô hình số hoá độ cao
15
MÔ HÌNH TIN
Mô hình số hoá độ cao
16
8
8/24/16
MÔ HÌNH DEM DẠNG GRID
Mô hình số hoá độ cao
17
MÔ HÌNH 3D TỪ DEM
Mô hình số hoá độ cao
18
9
8/24/16
MÔ HÌNH 3D TỪ DEM
Mô hình số hoá độ cao
19
Vai trò DEM
q DEM là bản đồ đầu vào của các quá trình xử lý số liệu
liên quan đến độ cao. DEM phục vụ cho nhiều mục đích ứng dụng sau: q Lưu trữ bản đồ số địa hình trong các CSDL của Qgia. q Phục vụ cho mục đích thiết kế và quy hoạch cảnh quan q Tính toán độ dốc q Tính hướng dốc q Tính mức độ lồi lõm của sườn dốc q Tính toán khối lượng đào đắp q Tính độ dài sườn dốc q Phân tích địa mạo của khu vực q Xác định lưu vực và kiểu tưới tiêu nước của một khu vực.
Mô hình số hoá độ cao
20
10
8/24/16
Biểu đồ khối
q Cho phép xem xét trực quan ba chiều sự thay đổi trong không gian 2 chiều
Mô hình số hoá độ cao
21
Tính toán thể tích các khối
q Dùng trong thiết kế công trình dân dụng q San phẳng đất nông
q Thiết kế đường giao
nghiệp
q Tính toán khối lượng
thông
q v.v
Mô hình số hoá độ cao
đào đắp
22
11
8/24/16
Bản đồ đường đồng mức
Mô hình số hoá độ cao
Bản đồ địa hình sử dụng mô hình DEM
23
Đường quan sát nhìn thấy
Mô hình số hoá độ cao
Bài toán đường ngắm đóng vai trò quan trọng trong hoạt động quân sự, thông tin liên lạc sử dụng microware và các nghiên cứu cảnh quan du lịch
24
12
8/24/16
Tính toán độ dốc
Mô hình số hoá độ cao
25
Xây dựng bản đồ độ dốc
Giá trị bé nhất: 0 Giá trị lớn nhất: 49,62
Mô hình số hoá độ cao
26
13
8/24/16
Chức năng phân lại lớp
Mô hình số hoá độ cao
27
BẢN ĐỒ ĐỘ DỐC ĐÃ PHÂN LỚP LẠI
Gồm 5 khoảng giá trị Độ dốc Giá trị mới 0-3 3-8 8-15 15-25 >25
1 2 3 4 5
Mô hình số hoá độ cao
28
14
8/24/16
Bản đồ hướng dốc
Mô hình số hoá độ cao
29
Bản đồ tô bóng địa hình
Tô bóng bản đồ địa hình vùng hồ chứa có đập nước Bản đồ địa hình vùng núi đá Garand Canyon, Hoa Kỳ
Mô hình số hoá độ cao
30
15
8/24/16
Mô phỏng dòng chảy
Mô hình số hoá độ cao
31
16
