PowerPoint style guide - · PDF fileTitle: PowerPoint style guide Author: Mike Livingston Created Date: 3/10/2015 8:32:06 PM

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

KS. Nguyễn Duy Liêm

Điện thoại: 0983.613.551

Email: [email protected]

Bài giảng: Mô hình hóa bề mặt

(Surface modeling)

Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt 2

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)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN GIS & TÀI NGUYÊN

Copyright © 2014 | [email protected] Mô hình hóa bề mặt

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 khôngđều (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 lưới tam giác không đều

Mạng lưới ô vuông đều

Chuyển đổi giữa các phương pháp biểu diễn bề mặt địahình (Conversion involved in Representation of Terrain Surfaces)

3


Tài liệu tham khảo

Terrain Analysis- Principles and Applications (2000)

1.1.1, 2.1 - 2.4

Digital Terrain Modeling- Principles and Methodology

(2005)

1.1.1, 1.1.2, 1.2.2, 3.1

Digital Terrain Modeling- Acquisition, Manipulation and

Applications (2005)

1.4, Chapter 3

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).

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.

6



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.

7


Độ phân giải của DEM

Độ phân giải = Kích thước pixel

Thấp: Xử lý nhanh hơn

Cao: Giữ lại đối tượng nhỏ

Dung lượng DEM = Dung lượng

lưu trữ 1 pixel x Số lượng pixel

8


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?

9

Dung lượng của DEM

DEM 10m DEM 100m



Vị trí của pixel được xác định dựa trên:

Hệ tọa độ của ảnh,

Hệ tọa độ địa lý

10

Làm thế nào xác

định tọa độ ảnh của

1 pixel theo tọa độ

địa lý và ngược lại?


Phương pháp xây dựng DEM

Nội suy từ tập hợp điểm độ cao, đường bình độ

11


Phương pháp xây dựng DEM

Nội suy từ TIN

12


Nội suy là gì?

Ước lượng giá trị chưa biết dựa trên những điểm đã biết

giá trị xung quanh.

13


Nội suy DEM

Tạo bề mặt (raster) từ dữ liệu điểm, đường

Nội suy 2 chiều

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.

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

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.

17


Nội suy toàn cục

Thường tạo ra bề mặt mượt mà

Rất nhạy với những giá trị cá biệt (outlier) dữ liệu sai

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).

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

20


Một số phương pháp nội suy toàn cục

Xu hướng bề mặt

Sử dụng hàm đa thức cho toàn bộ bề mặt.

Hàm đa thức khác nhau về độ phức tạp.

21


Bài tập 1

Trong không gian Oxyz, cho 3 điểm A (1,3,100), B

(1,2,200), C (4,2,600), với z là giá trị độ cao (m).

Xây dựng hàm đa thức bậc I có dạng z = a + bx + cy?

Tính giá trị độ cao theo hàm đa thức trên cho các điểm D,

E, F, G như hình vẽ?

22


Một số phương pháp nội suy cục bộ

Đa giác Thiessen

Điểm chưa biết nhận giá trị của điểm đã biết gần nhất.

Sử dụng tam giác Delaunay.

-

23

Tập hợp điểm độ cao Xây dựng TIN

- Đường trung trực

đi qua các cạnh của

tam giác Delaunay

tạo nên cạnh của đa

giác

- Giao điểm của các

cạnh tạo nên đỉnh

của đa giác


Bài tập 2

Trong không gian Oxyz, cho các điểm A (1,3,100), B

(1,2,200), C (4,2,600), D (5,3,400), E (3,1,400), F (3,3,300), G

(5,1,200) với z là giá trị độ cao (m).

Vẽ mô hình TIN? (Bài học trước)

Chuyển TIN sang Đa giác Thiessen?

24



Nghịch đảo khoảng cách (Inverse Distance Weighted)

25


Bài tập 3

Áp dụng Nghịch đảo khoảng cách với k = 2, tính giá trị

cho điểm chưa biết z3 biết rằng z3 cách z1 (20), z2 (10)

lần lượt là 5 và 2?

26


Bài tập 4

Tương tự bài tập 3 nhưng với k = 3?

27



Nghịch đảo khoảng cách (Inverse Distance Weighted)

Bậc k càng cao, ảnh hưởng của khoảng cách càng lớn.

28



Bi-cubic splines

Tạo ra bề mặt xấp xỉ bậc 3 sử dụng một số điểm đã biết giá trị liền

kề

29



Kriging

Thuật toán nội suy phức tạp, giải quyết vấn đề liên quan đến

khoảng cách và hình dạng của cửa sổ tìm kiếm

Trọng số khoảng cách (k) cung cấp ước lượng sai số trong nội

suy, dựa trên địa thống kê.

Giá trị bề mặt thay đổi theo: một xu hướng, một thành phần thay

đổi cục bộ, một thành phần nhiễu.

30


Chuyển đổi từ điểm độ cao, đường bình độ, TIN

sang DEM

Tạo DEM từ điểm độ cao

Sử dụng phương pháp nội suy Xu hướng bề mặt, Nghịch đảo

khoảng cách (Đa giác Thiessen), Bi-cubic splines, Kriging

Tạo DEM từ đường bình độ

Lấy điểm mẫu trên đường bình độ

Chuyển thành phương pháp tạo DEM từ điểm độ cao

Tạo DEM từ TIN

Lập phương trình mặt phẳng cho từng tam giác của TIN

Tính giá trị độ cao DEM dựa theo phương trình trên

31


Bài tập 5

Trong không gian Oxyz, cho các điểm A (1,3,100), B

(1,2,200), C (4,2,600), D (5,3,400), E (3,1,400), F (3,3,300), G

(5,1,200) với z là giá trị độ cao (m).

Vẽ mô hình TIN? (Bài học trước)

Chuyển TIN sang DEM với độ phân giải 1m?

32


Yêu cầu cần đạt

Trình bày cách tổ chức dữ liệu của DEM? So sánh với

cách tổ chức dữ liệu của đường đồng mức, TIN?

Nêu cách xác định độ phân giải và dung lượng của DEM?

Phân biệt các phương pháp nội suy: Xu hướng bề mặt,

Nghịch đảo khoảng cách (Đa giác Thiessen), Bi-cubic

splines, Kriging?

So sánh ưu điểm, nhược điểm của 3 phương pháp biểu

diễn độ cao địa hình: đường bình độ, TIN, DEM?

33

Documents

PowerPoint style guide - · PDF fileTitle: PowerPoint style guide Author: Mike Livingston Created Date: 3/10/2015 8:32:06 PM