-
Fotogrammetrie inginereascd Curs 1 Teodor TODERA$
L. Obiectul gi importanfa cursului
Fotogrammetria inginereascd studiazd principiul qi metodele
demode lare di gital6 (numeri c 6) altimetr icd a terenului.
Modelarea numerici altimetricd a terenului presupuneaproximarea
unei portiuni din suprafata topografici cu ajutorul unuisoftware
specializat qi a unui model matematic adecvat, pe bazacoordonatelor
(Xi, Yi, Zi) ale punctelor determinate de pe suprafalatopograficS,
astfel incAt prin interpolare sd se oblind cota Zj a oricaruipunct
de pe aceasti suprafafd, definit prin coordonatele sale
planimetrice(Xj, Yj), cu o precizie corespunzatoare scopurilor
propuse qi asiguratS demijloacele avute la dispozifie.
Primul pas in vederea construcliei unui model digital al
terenuluieste obfinerea, in format digital, a unei re{ele de puncte
cu coordonatespaliale (Xi, Yi, Z1) cunoascute, in vederea
interpolarii cotelor pentrugenerarea suprafelei matematice a
modelului digital al terenului.
Aceastd relea de puncte poate fi oblinutd prin mijloace clasice
dinreprezentan cartografice (harli qi planuri topografice), din
aerofotograme,din misuritori pe teren sau, mai nou, automat prin
corelafia automati aimaginilor digitale aeriene sau satelitare
inregistrate optic sau radar saudin mdsurdtori pe teren cu
dispozitive de pozitionare globalS (GPS).
Forma terenului este perceputd ca o suprafalb care
variazdcontinuu, care poate fi reprezentatd prin curbe de aceeagi
valoare aaltitudinii (curbe de nivel sau izohipse). Orice
reprezentare digitali(numericd) a varialiei continue a reliefului
in spafiu este denumitd modeldigital altimetric (MDA sau DEM) sau
model digital al terenului (MDT).
Trebuie relinut cd gi alte mdrimi Z pot fi modelate cu
metodeleaplicate altitudinii, cum ar fi presiunea, temperatura,
aciditatea solului,poluarea terestrd etc. in acest caz se studiazd
reprezentarea valorilororicdrei variabile tematice Z pe o zond"
continud (Nilu, C.,1992).
in repte"entarea reliefului, cotele trebuie cunoscute in
punctelecaracteristice ale acestuia (vdrf, pe linii caracteristice,
pe talveg - firulvdii, pe liniile de creastS, pe $a etc.).
Reprezentarea reliefului in planulhd4ii se pote face qi prin
puncte, scriindu-se valoarea cotei l6ngi fiecarepunct reprezentat,
dar o astfel de reprezentare este greoaie la citirea ha4iisau la
efectuarea misurdtorilor pe aceasta. Un alt mod de reprezentare
areliefului este cea prin curbe de nivel sau izohipse. Cel mai bine
este carelieful sd se reprezinte in perspectivd,'tridomensional. Se
pot obline qialte produse derivate, ca de exemplu harta cu curbe de
egal6 pant6.
-
Fotogrammetrie inginereascd Curs 1 Teodor TODERA$
Termenul de ,,model nameric al terenului" (digital terrainmodel)
a fost utilizat pentru prima de cdtre Miller qi Laflamme in
1958,aceqtia definind modelul numeric ca fiind ,,o reprezentare
statisticS asuprafelei continue a terenului, realizatd intr-un
sistem de coordonatearbitrar, utilizdnd un numdr mare de puncte a
c5"ror coordonate orizontale(", y) impreund cu altitudinea (z) sunt
cunoscute."
Modelul Digital de Eleva{ie (MDE)/ Digital Elevation Model(DEM)
se referd la reprezentarea digitald a suprafelei terestre
prinintermediul valorilor altitudinale dispuse uniform, formdnd o
matrice,reprezentatd prin intermediul unei relele de celule cu
forme regulate, celmai frecvent pdtrate gi mai rar triunghiuri.
AceastS denumire estefamiliard in SUA qi Canada.
Termenul de Model Numeric al Terenului (MNT)/ DigitalTerrain
Model (DMT), util\zatin Europa, are un inleles mult mai larg
incomparalie cu definilia lui Miller qi Laflalrune, in sensul cd
termenulMNT include pe l6ngd datele de altitudine o serie de
elementesuplimentare cum ar fi discontinuitdli ale terenului
(creste, abrupturi,cursuri de apd) sau valori ale pantelor,
aspectului, etc.
in Anglia se utilizeazd termenul de Digital Ground Model(DGM),
iar in Germania termenul de Digital HeightModel @IIM).
in esenld, un model digital altimetric al terenului (Ni1u,
C.,1992),se poate obline:
- dintr-un set de puncte cu coordonate X,Y qi Z;- dintr-un set
limitat de asemenea puncte gi coeficienlii unor
funclii de interpolare avalorii Z aoricdrui punct dinzonadatd;-
din coeficienlii unor funclii de interpolare a valoni Z;- din
valorile Z ale nodurilor unei relele de puncte;- din valorile Z ale
curbelor de nivel qi coordonatele X qi Y ale
punctelor succesive ale fiecdrei curbe de nivel;- din combinalii
ale acestor caz;uti.Modelele numerice altitudinale, odatS
realizate, ili gSsesc
utilitatea ca date de intrare pentru diverse aplicalii cum sunt:
proiectareaconstrucliilor; proiectarea barajelor, proiectarea
amenajdrii cursurilorrdurilor, proiectarea autostrdzilor, analiza
reliefului referitoare laparametri geomorfometrici ai reliefului,
analiza hipsometriei reliefului,proiectarea qi executarea canalelor
de irigafii, proiectarea qi construcliacartierelo r rezidentiale
etc.
2
-
Fotogrammetrie inginereascd Curs 1 Teodor TODERA$
1.1. Modelarea suprafefelor
Modelarea suprafe{elor este procesul prin care se
reprezintigrafic o suprafaldnaturald sau artificialS prin
intermediul uneia sau a maimultor ecualii matematice.
Pentru modelarea suprafelelor gi crearea modelului digital
alterenului, respectiv pentru generarea suprafelei matematice a
acestuia, sepot utiliza urmdtoarele metode de interpolare a
cotei:
A. Metode matematiceAcestea pot fi metode globale sau locale.I.
Metodele globale
- in care pentru determinarea valorii cotei
punctului interpolat, in procesul de generare a suprafelei
matematice, seiau in calcul simultan valorile altitudinale ale
tuturor punctelor din setulde puncte oblinut in etapa de culegere a
datelor, utilizdndu-se pentruinterpolare serii Fourier sau
polinoame de diferite ordine;
Il. Metodele locale -
in care interpolarea cotei punctului, inprocesul de generare a
suprafelei matematice, se face local dintr-unsubset de puncte
selectat din setul total de puncte. Practic, se folosescdoar
valorile punctelor cunoscute din imediata apropiere a punctului ce
seinterpoleazd qi nu a intregului set de puncte. De reguld, mdrimea
arealuluiluat in considerare pentru selectarea punctelor necesare
calculdrii noiivalori a cotei interpolate, se defineqte ce cdtre
utilizator;
B. Metode imagineMetodele imagine de modelare a suprafefei
terestre pot fi metode
bazatepe modele de linii sau pe modrele de puncte.I. Modele de
linii
- in care elementele de sprijin pentru realizarca
suprafelei matematice virtuale sunt elementele liniare
caracteristice aleterenului (linii de creast6, cute anticlinale,
talveguri ale albiilor cursurilorde api, linii de tdrm, linii de
ruptura);
II. Modele de puncte. Modelele de puncte sunt modele de
relelegeometrice standard utilizate ca suport pentru generarea
suprafeleimatematice virhrale, cum sunt:
II.1 Re{ea tip grild rectangulard cu densitate uniformd
sauvariubild
- este o relea de tip GRID (grile - matrice de cote)
utilizatd
pentru interpolarea punctelor suprafelei matematice;
-
Fotogrammetrie inginereascd Curs 1 Teodor TODERA$
II.2 Relea neregulatd -
este o relea de tip TIN formatS dintriunghiuri folosind
triangulalia (triunghiuri oarecare sau circumscrise)utilizatd, p
entru interp o I are a puncte I or suprafe{ei matemati c e.
Aqadar, modelarea digitali a terenului poate fi definitd ca
fiind unset de tehnici prin care se obline un model numeric
altitudinal (DigitalElevation Model, DEM). Totodatd, modelarea
suprafelei terestre qireprezerrtarea sa intr-un spaliu virtual
comportd anumite probleme carelin de specificul suprafe,tei, in
sine qi de modul nostru de a o mdsura.
Modelul Digital de Elevalie (MDE) reprezirftdpunctul de
plecareatdt pentru calcularea unor elemente morfometrice ale
reliefului qirealizarca hS4ilor geomorfologice digitale c6t qi
pentru analiza spafiald qimodelarea matematicS, metode specifice
Sistemelor Informa{ionaleGeografice, in vederea rezolvdrii unor
probleme teoretice qi practice dindiverse domenii economice.
l.2.Etape de realizare a modelului digital al terenului
Elaborarea unui model digital al terenului qi utilizarea
ulterioard aacestuia presupune parcurgerea urmdtoarelor etape :
. culegerea datelor -
este etapa in care se achizi,tioneazd datele(se identificb qi se
stabilesc sursele de date) ce se vor utiliza pentrurealizarea
modelului digital al terenului qi se stabilesc metodele deculegere
a datelor;
. generarea MNT - este etapa de realizare a re,telei punctelor
desprijin de tip GRID sau TIN necesard generdrii suprafelei
matematice giconstruirii modelului digital al terenului;
. editarea MNT -
este etapa in care se realizeazd corcctareaerorilor qi eventual
actualizarea modelului prin operaliuni de filtrare sauprin
combinarea mai multor modele provenite din surse sau
perioadediferite, precum gi transfonnarea structurii modelului
digital al terenului(din TIN
- GRID gi invers);
. interpretarca MNT -
este etapa in care se face analizamodelului digital realizat qi
are loc extragerea informafiilor utile;
. vizualizarea MNT -
este etapa in care se face reprezentareagraficd a MNT
(reprezentdn 2D,3D, animalie, etc.), etapd strdns legatdde etapa de
interpolare a modeluluirealizat;
. exploatarea MNT: deno\tarea aplicaliilor specifice
pentrudomeniul in care este utilizat.
4