Bài giảng Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling): Bài 5 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

Chia sẻ: Bình An | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:48

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling) - Bài 5: Ứng dụng mô hình bề mặt địa hình. Nội dung chính trong bài giảng gồm có: Định nghĩa phân tích bề mặt địa hình (interpretation of terrain model), phân loại các thông số địa hình (classification of terrain parameters), thông số hình học (geometric terrain parameters), thông số hình thái (morphological terrain parameters), thông số nhìn (visibility terrain parameters). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mô hình hóa bề mặt (Surface modeling): Bài 5 - ThS. Nguyễn Duy Liêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN | BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN 5. Ứng dụng mô hình bề mặt địa hình (Applications of Terrain Models) The multi-point visibility analysis result Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 1
Nội dung  Định nghĩa phân tích bề mặt địa hình  Thể tích (Volume) (Interpretation of Terrain Model)  Thông số hình thái (Morphological Terrain  Phân loại các thông số địa hình Parameters) (Classification of Terrain Parameters)  Độ dốc (Slope)  Thông số hình học (Geometric Terrain Parameters)  Hướng dốc (Aspect)  Thông số hình thái (Morphological Terrain  Thông số nhìn (Visibility Terrain Parameters) Parameters)  Điểm – điểm (Point-to-point visibility)  Thông số nhìn (Visibility Terrain Parameters)  Điểm – vùng (Point-to-area visibility)  Thông số hình học (Geometric Terrain Parameters)  Diện tích bề mặt (Surface area)  Diện tích mặt chiếu (Projection area) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 2
Tài liệu tham khảo  Digital Terrain Modeling- Principles and Methodology (2005)  Chapter 13  Digital Terrain Modeling- Acquisition, Manipulation and Applications (2005)  7.3 – 7.6  Terrain Analysis- Principles and Applications (2000)  Chapter 3, 4 Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 3
Phân tích bề mặt địa hình  Quá trình tìm hiểu các đặc điểm của bề mặt địa hình thông qua trích xuất/ tính toán các thông số.  Thông số hình học (Geometric Terrain Parameters)  Diện tích bề mặt (surface area)  Dòng chảy mặt  Diện tích mặt chiếu (projection area)  Bức xạ Mặt trời  Thể tích (volume)  Lượng đất đá  Thông số hình thái (Morphological Terrain Parameters)  Độ dốc (slope)  Trượt lở đất  Hướng dốc (aspect)  Ánh sáng Mặt Trời  Thông số nhìn (Visibility Terrain Parameters)  Điểm – điểm (point-to-point visibility)  Quân sự  Điểm – vùng (point-to-area visibility)  Kiến trúc, Bất động sản Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 4
Diện tích bề mặt  Diện tích mặt cong thực tế của một bề mặt địa hình.  Diện tích bề mặt Z (cong) ≥ Diện tích mặt chiếu R (phẳng). Lưu vực sông Cầu: Z = 6.277,86 km², R = 6.128,60 km² Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 5
Ứng dụng của diện tích bề mặt  Xác định lượng nước có thể chảy tràn vào sông suối của một lưu vực trong một trận mưa.  Giảđịnh lượng mưa không đổi, rơi đồng đều trên lưu vực. Khi đó, lượng nước có thể chảy vào sông suối bằng tích của lượng mưa và diện tích bề mặt lưu vực.  Nếumột lưu vực rộng 100 km² nhận được lượng mưa 4 mm thì sẽ có 400.000 m³ nước (= 4 mm x 100 km²) chảy vào sông suối. Lượng mưa Lượng nước Diện tích bề mặt đồng nhất trên chảy tràn vào lưu vực lưu vực sông suối Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 6
Diện tích bề mặt  Phương pháp 8 tam giác ba chiều 1. Nối tâm pixel với tâm của 8 pixel lân cận để tạo thành các tam giác I–VIII. Độ cao của pixel trung tâm (E) và 8 pixel lân cận (ABCDFGHI) Diện tích bề mặt của pixel trung tâm = Tổng diện tích các tam giác i-viii III I Vv iii i II ii VII vii iv viii 190 vi IV 183 VIII VI 170 Độ cao pixel dưới dạng 3D (Mỗi pixel là 175 165 155 một cột với chiều cao bằng độ cao của nó) 160 145 122 Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 7
Diện tích bề mặt  Phương pháp 8 tam giác ba chiều 2. Tính độ dài ba chiều của các cạnh của các tam giác I–VIII (từ tâm pixel đến tâm của 8 pixel lân cận) = Độ dài (2D)2 + Chênh cao2 . Độ dài Chênh cao Độ dài Diện tích bề mặt của 8 tam giác (I-VIII) tạo thành Cạnh (2D) (m) (m) (3D) (m) pixel trung tâm bề mặt liên tục trên 9 pixel Kích thước pixel III I 100 m V II VII 190 IV 183 VIII VI 170 I II 175 165 155 III IV 160 V VI 145 122 VII VIII Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 8
Diện tích bề mặt  Phương pháp 8 tam giác ba chiều 3. Tính độ dài ba chiều của các cạnh của các tam giác i-viii (bằng ½ độ dài ba chiều của các cạnh tương ứng của các tam giác I-VIII). 𝐚+𝐛+𝐜 4. Tính diện tích của từng tam giác i-viii (bằng s(s − a)(s − b)(s − c) , với 𝐬 = ; a, b, c là 𝟐 các cạnh tam giác). Độ dài Chênh cao Độ dài Độ dài (3D)/2 Cạnh (2D) (m) (m) (3D) (m) (m) 8 tam giác (i-viii) tạo thành Tam Các cạnh của Chiều dài các Diện tích bề mặt của pixel trung tâm giác tam giác lớn cạnh (m) tam giác (m²) Kích thước pixel 100 m I II i ii III iii iv IV v vi V vii viii VI VII VIII Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 9
Diện tích bề mặt  Phương pháp 8 tam giác ba chiều 5. Tính diện tích bề mặt của pixel (bằng tổng diện tích của các tam giác i-viii). Độ dài Chênh cao Độ dài Độ dài (3D)/2 Cạnh (2D) (m) (m) (3D) (m) (m) 8 tam giác (i-viii) tạo thành Tam Các cạnh của Chiều dài các Diện tích bề mặt của pixel trung tâm giác tam giác lớn cạnh (m) tam giác (m²) Kích thước pixel 100 m I II i ii III iii iv IV v vi V vii viii VI VII Diện tích bề mặt của pixel = 10.280,48 m² VIII Diện tích mặt chiếu của pixel = 10.000 m² Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 10
Diện tích mặt chiếu  Diện tích mặt phẳng của một bề mặt địa hình.  Diện tích mặt chiếu R = Tổng số pixel * Diện tích pixel  Diện tích pixel = Kích thước pixel² Với kích thước pixel 10 m, diện tích mặt chiếu của A, B lần lượt là 4.200 m², 2.200 m² A B Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 11
Bài tập 1  Cho DEM có kích thước pixel = 10 m, với các pixel được gán nhãn độ cao (m).  Tính diện tích bề mặt của pixel (hàng 1, cột 1), (hàng 3, cột 2)? 45 40 45 40 50 40 45 40 45 Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 12
Thể tích  Khối lượng không gian được chứa trong một địa hình, kí hiệu là V (m³). 𝐧 𝐕 = 𝐂 𝟐 ෍ 𝐙𝐢 𝐢=𝟏  Với, C: kích thước pixel (m), n: tổng số pixel của địa hình, Zi: độ cao của pixel i (m). Độ cao pixel Kích thước pixel Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 13
Ứng dụng của thể tích  Xác định lượng đất đá cần san phẳng, lấp đầy trong một khu vực cụ thể. Lượng đất cần san phẳng Lượng đất cần lấp đầy Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 14
Bài tập 2  Cho DEM có kích thước pixel = 10 m, với các pixel được gán nhãn độ cao (m). 1. Tính thể tích của DEM? 2. Tính lượng đất đá cần san phẳng và lấp đầy để làm cho toàn bộ DEM có cùng độ cao 45 m? Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 15
Độ dốc  Sự thay đổi độ cao (rise) theo khoảng cách (run).  Đơn vị tính bằng độ (0°là phẳng, 90° thẳng đứng) hoặc %. rise Độ dốc (%) = x 100 run o ) = arctan( rise Độ dốc ( ) run Độ dốc (°) Độ dốc (%) Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 16
Độ dốc  Đo lường hướng dốc nhất của sự thay đổi độ cao.  Thường không song song với cột/hàng của DEM, không đi qua pixel trung tâm.  Thay đổi độ cao tương đối trong các pixel lân cận là quan trọng  Cần tính độ dốc trong vùng lân cận của pixel. Pixel Độ dốc Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 17
Độ dốc  Phương pháp dựa trên DEM kết hợp sự thay đổi độ cao theo phương x và y: Độ dốc theo phương x Độ dốc theo phương y Độ dốc = 2 2 Độ dốcx + Độ dốcy dZ 2 dZ 2 Độ dốc % = + ∗ 100 dx dy dZ dZ Độ dốc o = arctan ( )2 + ( )2 dx dy Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 18
Độ dốc  4 pixel lân cận (đối với pixel trung tâm) Độ dốc tại Zo: Độ dốc = arctan [(0,45)2 + (-0,15)2]0,5 = 25,3o Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 19
Độ dốc  4 pixel lân cận (đối với các pixel còn lại) dZ/dx dZ/dy Z1 (Z2-Z1)/C (Z1-Z4)/C Z2 (Z3-Z1)/2C (Z2-Z0)/C Z3 (Z3-Z2)/C (Z3-Z5)/C Z4 (Z0-Z4)/C (Z1-Z6)/2C Z5 (Z5-Z0)/C (Z3-Z8)/2C Z6 (Z7-Z6)/C (Z4-Z6)/C Z7 (Z8-Z6)/2C (Z0-Z7)/C Z8 (Z8-Z7)/C (Z5-Z8)/C Copyright © 2024 | nguyenduyliem@hcmuaf.edu.vn Mô hình hóa bề mặt 20