Herramientas de software y tecnologías utilizadas para procesar información geológica y geofísica: programas estándar de MSOffice;
programas de procesamiento de informacion estadistica
(Estadística, Coscade);
Programas gráficos por computadora:
programas estándar (CorelDraw, Photoshop…);
programas gráficos de ingeniería (Surfer, Grapher, Voxler,
Strater);
sistemas de diseño asistido por computadora
(AutoCAD, etc.);
sistemas de procesamiento especializados y
interpretación de información geológica y geofísica;
complejos sistemas de análisis e interpretación
datos geológicos y geofísicos;
sistemas de geoinformación.

plan de curso
Contenido del curso:
Puntos
1. Conceptos básicos del mapeo en el paquete de software
Surfista (Software Dorado).
40 (16)
2. Creación de modelos de campo tridimensionales en el programa.
Voxler (Software Dorado).
20 (8)
3. Conceptos básicos de diseño en Autocad (Autodesk)
40 (17)
4. Resolución de problemas geológicos en geoinformación
Sistema ArcGIS (ESRI)
30 (12)
5. Creación de un modelo 3D del yacimiento y cálculo de reservas en
Sistema Micromine (Micromine).
30 (12)
examen final
40 (17)

TEMA #1.

Fundamentos de Mapeo en
Paquete de software para surfistas

Programa Surfer (Golden Software, EE. UU.)

El propósito principal del paquete es construir
mapas de superficies z = f(x, y).
proyección 3D

Interfaz del programa

Paneles
herramientas
Menú
programas
Ventana de trazado
Ventana de la hoja de trabajo
Gerente
objetos

Estructura del sistema

El programa incluye 3 principales
bloque funcional:
1. construcción
modelo digital
superficies;
2. Operaciones auxiliares con digital
modelos de superficie;
3. visualización de la superficie.

Construcción de un modelo de superficie digital
El modelo de superficie digital Z(x, y) se representa
en forma de valores en los nodos de una cuadrícula regular rectangular, discreción
que se determina dependiendo del problema específico que se está resolviendo.
y
x ≠ y
X
y
z1
z5
z9
z13
nudo z17
z2
z6
z10
z14
z18
z3
z7
z11
z15
z19
z4
z8
z12
z16
z20
X

Para almacenamiento, archivos de tipo [.GRD] (binario o
formato de texto).
número de celdas a lo largo de los ejes X e Y
Valores mínimos y máximos de X, Y, Z
línea y
(Y=constante)
línea x
(X=constante)
El programa Surfer le permite usar modelos digitales listos para usar
superficies en formatos de otros sistemas USGS [.DEM], GTopo30 [.HDR],
SDTS [.DDF], Modelo digital de elevación del terreno (DTED) [.DT*] .

Hay 3 opciones en el paquete.
obteniendo valores en los nodos de la grilla:
de acuerdo con los datos iniciales especificados en puntos arbitrarios del área (en
nodos de una malla irregular), usando los algoritmos
interpolación de funciones bidimensionales;
cálculo de los valores de la función especificada por el usuario de forma explícita;
transición de una cuadrícula regular a otra.

Creación de una cuadrícula en un conjunto de datos irregular
Datos iniciales:
Formato de tablas [.BLN], [.BNA], [.CSV], [.DAT], [.DBF], [.MDB], [.SLK],
[.TXT], [.WKx], [.WRx], [.XLS], [.XLSX]
Datos XYZ

Elección
datos
Elemento de menú Cuadrícula>Datos
Elección del método
interpolación
Definición de geometría de malla

Selección del tamaño de celda de la cuadrícula
La elección de la densidad de la red debe hacerse de acuerdo con
datos de origen o la escala de mapa requerida.
Si se conoce la escala a la que se debe dibujar el mapa, entonces el paso
entre las líneas de cuadrícula debe establecerse igual al número de unidades
tarjetas que caben en imágenes de 1 mm.
Por ejemplo, a una escala de 1:50.000, esto es 50 m.
Si la escala requerida no se conoce de antemano, entonces el paso entre las líneas
las cuadrículas se pueden establecer igual a la mitad de la distancia promedio
entre puntos de datos.

Cuadrícula - Métodos

Distancia inversa (distancias inversamente ponderadas),
kriging (kriking),
Curvatura mínima (Curvatura mínima),
Regresión polinómica (Regresión polinomial),
Triangulación con Interpolación Lineal
Interpolación linear),
Vecino más cercano (vecino más cercano),
Método de Shepard (Método de Shepard),
funciones de base radial,
Media móvil, etc

INTERPOLACIÓN:
Triangulación con método lineal
Interpolación
Triangulación con método de interpolación lineal
interpolación lineal) se basa en la triangulación de Delaunay sobre puntos de entrada y
interpolación lineal de elevaciones de superficie dentro de caras planas.
z
punto con desconocido
valores (nodo)
X
y
triangulación de Delaunay
puntos con conocidos
valores

INTERPOLACIÓN: método de distancia inversa a una potencia (IDW)
Método Distancias inversamente ponderadas (Distancia inversa a una potencia)
calcula los valores de las celdas promediando los valores en los puntos de referencia,
ubicados en las inmediaciones de cada celda. Cuanto más cerca esté el punto del centro de la celda,
cuyo valor se está calculando, más influencia, o peso, tiene en
proceso de promedio
7,5
11,8
,
100 metros
donde
150 metros
60 metros
3,0
i es el peso del valor medido;
k - exponente
?
70 metros
21,6
puntos con conocidos
valores
?
puntos con incognitas
valores
Radio
interpolación

INTERPOLACIÓN: método de curvatura mínima
El método de curvatura mínima calcula valores a partir de
utilizando una función matemática que minimiza el total
curvatura de la superficie y construye una superficie lisa que pasa a través
puntos de anclaje

Interpolación: método de regresión polinomial
El método de regresión polinomial se basa en
aproximación de la superficie por un polinomio de cierto orden:
z(х)=a0+a1x1+a2x2+…..+anxn - polinomio de orden n
El método de los mínimos cuadrados minimiza la suma
- valor calculado (estimado) del parámetro z
- valor observado del parámetro z

primer orden
Aproximación de superficie por polinomio
segundo orden

Interpolación: Método Kriging
El método Kriging se basa en modelos estadísticos que
tener en cuenta la autocorrelación espacial (relación estadística
entre puntos de referencia)
Fluctuaciones aleatorias pero espacialmente correlacionadas
alturas
ruido aleatorio
(cantos rodados)
Deriva (tendencia general
cambio de altura)
Ilustración de elementos kriging. Deriva (tendencia general), aleatoria pero
fluctuaciones de altura correlacionadas espacialmente (pequeñas desviaciones de la general
tendencias) y ruido aleatorio.

variograma
Semivarianza (distancia h) = 0,5 * media[ (valor en el punto i - valor en el punto j)2]
para todos los pares de puntos separados por la distancia h
Semi dispersión
h
h
Distancia (retraso)
Semi dispersión
Formación de pares de puntos:
pares de puntos rojos con todos
otros puntos de medición
Residual
dispersión
(pepitas)
Último
radio
correlaciones
(rango)
Distancia (retraso)

Modelado de semivariograma
Semi dispersión
Semi dispersión
Distancia (retraso)
modelo esférico
Distancia (retraso)
Semi dispersión
modelo exponencial
Distancia (retraso)
Modelo lineal

Cálculo de valores en nodos de red.
7,5
11,8
puntos con conocidos
valores
100 metros
150 metros
60 metros
3,0
?
puntos con incognitas
valores
?
70 metros
21,6
i es el peso del valor medido,
calculado
sobre el
base
modelos
variogramas
Y
espacial
distribución de puntos de medición alrededor
punto estimado
Radio
interpolación

Comparación de métodos de interpolación
Atrás
ponderado
distancias
Triangulación con
lineal
interpolación
Mínimo
curvatura
kriging

Opciones adicionales
IV
R2
1. Determinar el área de datos iniciales para calcular los valores en los nodos.
archivo de cuadrícula
I
R1
tercero
II

2. Contabilización de líneas de ruptura y fallas
fallas
El trabajo Fallos simula la posición
fallas discontinuas del tipo falla/lanzamiento.
[.BLN] estructura de archivos
cantidad de puntos
asignaciones de objetos
El código
(0-poner a cero la cuadrícula fuera
contorno,
1- poner a cero la red
dentro del bucle)
X1
Y1
X2
Y2
X3
Y3
xn
Sí
Fallo de la misión
Métodos de interpolación de soporte de fallas contables: Distancia inversa a un
Potencia, curvatura mínima, vecino más cercano y métricas de datos.

Líneas de corte
[.BLN] estructura de archivos
Cantidad
puntos
Tareas
objeto
El código
(0-poner a cero la cuadrícula
fuera del contorno
1- poner a cero la red
en el interior
contorno)
X1
Y1
Z1
X2
Y2
Z2
X3
Y3
Z3
xn
Sí
zinc
Línea de ruptura de la misión
Métodos de interpolación de soporte contable de línea de rotura:
Distancia inversa a una potencia, kriging, curvatura mínima,
Vecino más cercano, función de base radial, media móvil, local
Polinomio

Contabilización de infracciones discontinuas

Contabilidad
Líneas de corte
Mapa de contorno sin
contabilidad de fallas
Contabilidad
fallas

Visualización de imágenes de superficie

Mapa de contorno
Mapa de la fundación
Mapa de datos de puntos
Ráster
relieve sombreado
mapa vectorial
malla 3D
superficie 3D
El resultado de la construcción se guarda como vector.
gráficos en un archivo [.srf].

mapas de contorno
Mapas de contorno

3D
Imágenes
superficies
Mapas de superficie 3D

mallas 3D
Mapas de estructura alámbrica 3D

Tarjetas vectoriales
Mapas vectoriales

Rásteres
Mapas de imágenes

Mapa
relieve sombreado
Mapas de relieve sombreado

Tarjetas de fundación
Mapas base
Formatos importados:
¿AN?, BLN, BMP, BNA, BW, DCM, DIC,
DDF, DLG, DXF, E00, ECW, CEM, GIF,
GSB, GSI, JPEG, JPG, LGO, LGS, MIF,
PCX, PLT, CAPAS, PNG,
PNM/PPM/PGM/PBM, RAS, RGB,
RGBA, SHP, SID, SOL, TGA, TIF, TIFF,
VTK, WMF, X, XIMG

Mapas de cuencas hidrográficas
Mapas de cuencas hidrográficas
depresión
corrientes de agua
piscinas
Los mapas reflejan los sistemas de drenaje

Modelado de objetos discretos

Datos XYZ
(BLN, BNA, CSV, DAT, DBF, MDB, SLK, TXT, WKx, WRx, XLS, XLSX)

Mapas de datos de puntos (mapas posteriores)

Mapas de datos de puntos clasificados
Mapas de publicaciones clasificadas

Archivos de límites [.bln]
cantidad de puntos
asignaciones de objetos
El código
(0-poner a cero la cuadrícula fuera del contorno,
1- puesta a cero de la cuadrícula dentro del contorno)
X1
Y1
X2
Y2
X3
Y3
Polígono (cerrado)
X5, Y5
X3, Y3
X4, Y4
X2, Y2
xn
X6, Y6
Sí
X10, Y10
X1, Y1
Línea
X6, Y6
X7, Y7
X4, Y4
X2, Y2
X5, Y5
X3, Y3
X1, Y1
X7, Y7
X8, Y8
X9, Y9
X1=X10
Y1=Y10

Cálculo de errores de interpolación,
Edición de gráficos de cuadrícula.

Corrección de cuadrícula manual (Editor de nodos de cuadrícula)

Editor gráfico para ingresar y corregir valores de datos
área de cuadrícula

Estimación de precisión de interpolación (residuales)

Elemento de menú de cuadrícula

Operaciones matemáticas en grillas (Matemáticas)
Cuadrícula de entrada 1
Permite para
cálculos en uno o
dos rejillas
Cuadrícula de entrada 2
cuadrícula de salida
Fórmula de cálculo
-
Techo
=
Único
Energía

Análisis de superficie (cálculo)
Métodos
Permite el análisis
formas de superficie
cuadrícula de entrada
cuadrícula de salida
esquinas
inclinación
Terreno
Pendiente
Orientación
pendientes
Aspecto del terreno

Filtración
cuadrícula de entrada
cuadrícula de salida
Tamaño
operador
Métodos
Le permite resaltar
diferentes componentes de frecuencia
modelos de superficie
Operador
baja frecuencia
filtración
41 41

Vacío
Le permite restablecer las áreas del mapa definidas por el archivo [.bln]
cuadrícula de entrada
+ Archivo [.bln] = Cuadrícula de salida
Borrado
Vacío
Límites de polígonos

Cortes de construcción (rebanada)
Le permite cortar la superficie a lo largo de la línea, posición
que está definido por el archivo [.bln]
cuadrícula de entrada
+ Archivo [.bln] = Archivo de salida [.dat]
X
Y
Z
Distancia
por perfil
línea de perfil
64
Corte de perfil
Z
56
48
40
0
20000
40000
Distancia de perfil
60000
80000

Mijail Vladimirovich Morozov:
sitio personal

Modelos matemáticos (lección, mapa-2): Principios de trabajo con Golden Software Surfer

Bien " Métodos de modelado matemático en geología."

Golden Software Surfer es el software líder en el mundo para construir modelos espaciales de variables numéricas como valores de campos geofísicos o geoquímicos, etc. Este capítulo lo ayudará a comenzar con el programa, evitando los errores comunes de los principiantes.

PRÁCTICA

Introducción a Surfer por Golden Software

El propósito del software en pocas palabras: construir un mapa de un parámetro numérico en la escala requerida (en cualquier implementación externa, con puntos, isolíneas, gradaciones de color, como una superficie 3D, como un campo vectorial) y organizarlo para su presentación. .

Lo que el programa NO hace: Surfer es un programa para construir modelos digitales de superficie en un parámetro dado. No es adecuado para "colorear" el territorio, es decir, para crear un mapa que muestre la posición relativa de objetos de punto, línea y área, como un dibujo (es decir, mapas geográficos, políticos y otros similares). Para crear dichos mapas, se requiere otro software (ArcInfo, MapInfo y muchos otros).

CÓMO ES EL SURFER. El conjunto de herramientas del programa consta de dos partes: (1) parte matematica- para crear y analizar un mapa de superficie - un programa poderoso único que tiene análogos (por ejemplo, Oasis); (2) parte de la decoración es similar a cualquier programa para crear gráficos vectoriales que le permite crear líneas y otros objetos, y luego modificarlos individualmente (los líderes en este campo son dibujo de corel, Ilustrador Adobe), en términos de dibujo Surfer, por supuesto, es inferior a los paquetes de gráficos especiales, porque. se crea como cartón software de gráficos, no solo software de gráficos

Iniciemos el programa Surfer y familiaricémonos con la lógica de trabajar en él.

El archivo de proyecto Surfer (extensión *.SRF) consta de un conjunto de objetos colocados en una hoja impresa(por defecto formato A4, sus contornos se indican en la ventana de Surfer). Los objetos se pueden seleccionar con el mouse y realizar operaciones con ellos similares a las acciones habituales en un programa de gráficos vectoriales (escalado, movimiento, cambio de propiedades). Los objetos individuales se pueden incluir en grupos. Cualquier mapa debe estar incluido en un grupo de tipo Mapa, a la que se le asigna una red de coordenadas común a todos los objetos de este grupo.

Tenga en cuenta: si simplemente dibuja un objeto gráfico (línea, rectángulo, etc.), se colocará en la hoja impresa, pero no tendrá vinculación a coordenadas mapas, aunque esté dibujado encima, porque no estará vinculado a coordenadas geográficas. Si desea tener una línea o un polígono anclado a las coordenadas, debe crear un objeto de ruta ("trazo") con el comando mapa base y luego agréguelo al grupo Mapa del mapa correspondiente.

EN esquina superior izquierda navegante de ventana ubicado administrador de objetos , que le permite observar el orden de visualización de los objetos en la pantalla y al imprimir (en el administrador, de arriba a abajo, los objetos se suceden como capas, respectivamente, bloqueándose entre sí cuando se muestran en la pantalla o en la hoja impresa).

Para TRABAJAR CORRECTAMENTE CON EL PROYECTO, debes recordar hacer lo siguiente:

a) cada objeto (que por defecto recibe un nombre abstracto como "Línea" o "Mapa") INMEDIATAMENTE DESPUÉS DE LA CREACIÓN, asigne un nombre claro haciendo clic en el nombre con el mouse, por ejemplo, "Contorno de obras 2013" - para delinear el territorio, "lgCu" - para el mapa por logaritmos de grados, etc. De lo contrario, le aseguro que la cantidad de objetos imperceptiblemente para usted será tan grande, y los nombres de los objetos del mismo tipo serán los mismos, que se confundirá por completo en el proyecto.

B) Organizar capas en el orden correcto - aquellos objetos que deban mostrarse o imprimirse encima de otros deben ser arrastrar con el ratón en la lista de administradores de objetos.

en) Cada nueva tarjeta, incluso si se basa en una base de datos común, se agrega al proyecto como objeto independiente, incluso si cae en el mismo lugar de la hoja cuando se creó. Ratón estas tarjetas se puede mover y colocar uno al lado del otro. A veces esto es necesario, por ejemplo, para imprimir mapas uno al lado del otro en isolíneas, por ejemplo, para cobre y zinc. Pero si desea combinar mapas, por ejemplo, colocar mapas de puntos de hecho encima del mapa en isolíneas, estos mapas deben reducirse a uno, arrastrando cualquiera de ellos a un grupo Mapa donde se encuentra la segunda tarjeta. Al mismo tiempo, el grupo Mapa la primera tarjeta (si no incluía nada más) desaparecerá, y el nuevo grupo Mapa contendrá dos mapas como dos capas adyacentes. Puede arrastrar un objeto con el mouse cuando se muestra junto a él puntero de flecha horizontal. En este momento, puede soltar el mouse y el objeto "aterrizará" en el lugar donde apuntaba la flecha. Si arrastra el objeto donde no está permitido, el puntero tomará la forma de una señal de tráfico de prohibición.

d) Si objetos innecesarios interfieren con la visualización (o no desea imprimirlos), desmarque la casilla a la izquierda del nombre del objeto, y desaparecerá. Por lo que es conveniente cambiar para ver el mapa en curvas de nivel según diferentes parámetros, ya que solo se puede visualizar uno a la vez.

EN esquina izquierda inferior navegante de ventana ubicado Administrador de propiedades de objetos si algún objeto está actualmente activo, es decir, seleccionado con el ratón. El administrador de propiedades combina todos los parámetros del objeto que se pueden cambiar en pestañas y en grupos, comenzando desde la georreferenciación hasta las coordenadas y terminando con el color, la textura de la línea, etc. Además del Administrador, algunas de las propiedades se pueden editar usando paneles de control Posición/Tamaño(ubicación en la hoja en relación con la esquina superior izquierda de la hoja impresa, la altura y el ancho del objeto).

Las herramientas de mapeo para crear, modificar y analizar superficies se recopilan en el menú Cuadrícula. Sus comandos contienen toda la gama de herramientas, desde el editor de hojas de cálculo hasta módulos matemáticos para crear y procesar archivos de cuadrícula ("cuadrículas" - archivos *.GRD). Estas características y sus características más importantes se analizan en el capítulo "Construcción de un archivo de cuadrícula" y "Selección de modelos matemáticos, kriging y semivariograma".

El componente principal de Surfer es conjunto de herramientas cartográficas, es decir. comandos para mostrar superficies preparadas ("cuadrículas"). Los principales están recogidos en el menú. Mapa - Nuevo y parcialmente duplicado en la barra de herramientas Mapa.

Si es necesario, Surfer le permite ejecutar el integrado editor de hojas de cálculo (menú Cuadrícula - Datos). Con este comando, puede abrir un archivo de Excel u otra hoja de cálculo y volver a guardar los datos en el formato *.DAT nativo de Surfer, que en realidad es un archivo de texto con delimitadores de columna. Por supuesto, el editor incorporado no es nada comparado con las capacidades del software "propietario" para administrar hojas de cálculo, como Microsoft Excel, Calcular Oficina Abierta etc., por lo que no recomiendo su uso. Tiene sentido trabajar con archivos DAT solo como último recurso, o si las tablas de datos de origen ya están preparadas de antemano en el formato DAT. En una situación normal, el usuario trabaja con datos creados en un formato de hoja de cálculo *.XLS, que es procesado directamente por todos los módulos de Surfer para la construcción de superficies y mapas.

Mencionaremos importantes barra de herramientas.

Barra de herramientas vista(Ver) contiene botones de zoom, con los que es conveniente cambiar el tamaño de la ventana gráfica con un solo clic, así como escalar y mover objetos.

Barra de herramientas Mapa(Mapa) contiene todos los botones principales para crear mapas, lo que acelera el trabajo, porque. elimina la necesidad de seleccionar del menú Mapa - Nuevo.

Para dibujar, hay herramientas gráficas recogidas en el panel. Dibujo(Dibujar): botones para ingresar texto, polígono, polilínea, símbolo, formas estándar (rectángulo, rectángulo redondeado, elipse), curva suave (es decir, una curva Bézier basada en puntos de anclaje) y herramienta de edición de puntos de anclaje (similar a la misma herramienta en Corel Draw y software de gráficos vectoriales similar). En la figura se muestra una vista general de todos los paneles. al final de la pagina.

No olvides configurar también unidad de medida: seleccione centímetros en lugar de pulgadas por defecto (menú Herramientas - Opciones, sección más adelante Ambiente - Dibujo, campo Unidades de página).

Y finalmente, lo más importante: la forma del mapa final. No es ningún secreto que no todos tienen el programa Surfer en sus manos, por lo tanto, la forma final del mapa debe corresponder al formato generalmente aceptado. En nuestro caso, la mejor opción sería exportar el mapa a un archivo de gráficos rasterizados JPEG. Antes de exportar, es necesario verificar la vista externa del proyecto, asegurarse de que las capas estén correctamente organizadas, deshabilitar las capas innecesarias en el administrador de objetos y no olvide escribir todos los títulos y comentarios necesarios. Después de eso, seleccionamos todos los objetos, los agrupamos (esto no es necesario, pero de ninguna manera es dañino para la protección contra cambios accidentales de objetos entre sí). La exportación se realiza a través del menú. Exportación de archivos, al hacer clic ctrl+e o usando el botón dedicado en la barra de herramientas. De forma predeterminada, Surfer ofrece exportar a formato *.BLN, cámbielo a *.JPG. En la siguiente ventana, podemos editar la resolución de la imagen final (300 ppp por defecto, 200 ppp suele ser bueno, lo que ahorra tamaño de archivo). La ventana Opciones de exportación tiene una pestaña opciones jpeg, donde puede seleccionar la relación de compresión deseada (no se deje llevar y no apriete la imagen, asegúrese de verificar la calidad del resultado usando el ejemplo de las inscripciones e íconos más pequeños). ¡Eso es todo!

Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación Rusa

TRABAJO DEL CURSO

Construcción de modelos digitales de elevación basados ​​en datos topográficos de radar SRTM

Sarátov 2011

Introducción

El concepto de modelos digitales de elevación (DEM)

1 La historia de la creación de la DEM

2 tipos de DEM

3 formas y métodos para crear un DEM

4 DEM nacionales y globales

Datos topográficos de radar (SRTM)

1 Versiones y nomenclatura de datos

2 Evaluación de la precisión de los datos SRTM

3 Uso de datos SRTM para resolver problemas aplicados

El uso de SRTM en la creación de geoimágenes (en el ejemplo de los distritos de Saratov y Engel)

1 El concepto de geoimagen

2 Construcción de un modelo de elevación digital para el territorio de los distritos de Saratov y Engel

Conclusión

Introducción

Los modelos de elevación digital (DEM) son una de las funciones de modelado importantes de los sistemas de información geográfica, que incluyen dos grupos de operaciones, el primero de los cuales sirve para resolver los problemas de creación de un modelo de relieve, el segundo, su uso.

Este tipo de producto es una visualización completamente tridimensional del terreno real en el momento del levantamiento, lo que permite su uso para resolver diversos problemas aplicados, por ejemplo: determinar cualquier parámetro geométrico del relieve, construir perfiles transversales; realización de trabajos de diseño y estudio; seguimiento de la dinámica del terreno; cálculo de características geométricas (área, longitud, perímetro) teniendo en cuenta el relieve para las necesidades de arquitectura y urbanismo; estudios de ingeniería, cartografía, navegación; cálculo de pendientes, seguimiento y previsión de procesos geológicos e hidrológicos; cálculo de iluminación y régimen de viento para arquitectura y urbanismo, estudios de ingeniería, monitoreo ambiental; construcción de zonas de visibilidad para empresas de telecomunicaciones y celulares, arquitectura y urbanismo. Además, los DEM se utilizan ampliamente para visualizar el territorio en forma de imágenes tridimensionales, lo que brinda la oportunidad de construir modelos virtuales de terreno (VTM).

La relevancia del tema del trabajo de curso se debe a la necesidad de la investigación geográfica en el uso de datos de relieve digital debido al papel creciente de las tecnologías de geoinformación en la solución de diversos problemas, la necesidad de mejorar la calidad y eficiencia de los métodos para crear y utilizando modelos digitales de elevación (DTM), asegurando la confiabilidad de los modelos creados.

Los mapas topográficos, los datos de teledetección (RSD), los datos de los sistemas de posicionamiento satelital, los trabajos geodésicos sirven como fuentes tradicionales de datos iniciales para crear un DEM terrestre; mediciones y datos de ecosondeo, materiales de fototeodolito y estudios de radar.

Actualmente, en algunos países desarrollados se han creado DEM nacionales, por ejemplo, para el territorio de EE. UU., Canadá, Dinamarca, Israel y otros países. Actualmente no hay datos disponibles públicamente de esta calidad en el territorio de la Federación Rusa.

Una fuente alternativa de datos de elevación son los datos SRTM (Misión topográfica de radar de lanzadera) distribuidos libremente, disponibles en la mayor parte del mundo con una resolución de modelo de 90 m.

El propósito de este trabajo es estudiar una fuente alternativa de datos de altitud - datos de levantamiento de radar terrestre - SRTM, así como sus métodos de procesamiento.

En el marco del objetivo, es necesario resolver las siguientes tareas:

obtener ideas teóricas sobre el concepto, tipos y métodos para crear un DEM, estudiar los datos necesarios para construir un DEM, identificar las áreas más prometedoras para usar estos modelos para resolver varios problemas aplicados;

identificar fuentes de datos SRTM, identificar características técnicas, explorar oportunidades para acceder a datos SRTM

mostrar posibles usos para este tipo de datos.

Para escribir un trabajo final, se utilizaron las siguientes fuentes: libros de texto sobre geoinformática y sensores remotos, publicaciones periódicas, recursos electrónicos de Internet.

1. El concepto de modelos digitales de elevación (DEM)

Una de las ventajas significativas de las tecnologías de sistemas de información geográfica sobre los métodos cartográficos convencionales en "papel" es la capacidad de crear modelos espaciales en tres dimensiones. Las coordenadas principales para dichos modelos GIS, además de la latitud y longitud habituales, también serán datos de altitud. Al mismo tiempo, el sistema puede trabajar con decenas y cientos de miles de marcas de elevación, y no con unidades y decenas, lo que también era posible cuando se usaban métodos de cartografía “en papel”. En relación con la disponibilidad de procesamiento informático rápido de grandes conjuntos de datos de gran altitud, la tarea de crear el modelo de elevación digital (DEM) más realista se vuelve realista.

Un modelo de elevación digital se entiende comúnmente como un medio de representación digital de objetos espaciales tridimensionales (superficies o relieves) en forma de datos tridimensionales, formando un conjunto de marcas de elevación (marcas de profundidad) y otros valores de la coordenada Z, en los nodos de una red regular o continua, o un conjunto de registros de curvas de nivel (isohyps, isobaths) u otras isolíneas. DEM es un tipo especial de modelos matemáticos tridimensionales que representan el relieve de superficies tanto reales como abstractas.

1 La historia de la creación de la DEM

La imagen del relieve ha interesado a la gente durante mucho tiempo. En los mapas más antiguos, los grandes accidentes geográficos se mostraban como parte integral del paisaje y como elemento de orientación. La primera forma de mostrar el relieve fue mediante signos en perspectiva que mostraban montañas y colinas; sin embargo, desde el siglo XVIII comenzó el desarrollo activo de nuevos métodos cada vez más complejos. Un método prometedor con un dibujo discontinuo se presenta en un mapa de los Pirineos (1730). El color para plásticos en relieve se utilizó por primera vez en el Atlas de la campaña de las tropas rusas en Suiza (1799). Los primeros experimentos sobre la creación de un DEM se remontan a las primeras etapas del desarrollo de la geoinformática y la cartografía automatizada en la primera mitad de la década de 1960. Uno de los primeros modelos digitales del terreno se realizó en 1961 en el Departamento de Cartografía de las Fuerzas Armadas. Academia de Ingeniería. Posteriormente, se desarrollaron métodos y algoritmos para resolver varios problemas, se crearon poderosas herramientas de software de modelado, se crearon grandes conjuntos de datos de relieve nacionales y globales, y se ganó experiencia en la resolución de varios problemas científicos y aplicados con su ayuda. En particular, el uso de DEM para tareas militares ha recibido un gran desarrollo.

2 tipos de DEM

Las representaciones de superficie más utilizadas en SIG son la representación raster y los modelos TIN. A partir de estos dos representantes han surgido históricamente dos modelos DTM alternativos: los basados ​​en representaciones puramente regulares (matriz) del campo de relieve mediante marcas de altura y los estructurales, una de las formas más desarrolladas de las cuales son los modelos basados ​​en una representación estructural-lingüística. .

Modelo de relieve ráster: prevé la división del espacio en más elementos indivisibles (píxeles), formando una matriz de alturas, una red regular de marcas de elevación. Los servicios cartográficos nacionales de muchos países crean modelos digitales de elevación similares. Una cuadrícula regular de alturas es una cuadrícula de rectángulos o cuadrados iguales, donde los vértices de estas formas son nodos de cuadrícula (Figura 1-3).

Arroz. 1.2.1 Un fragmento ampliado del modelo de terreno que muestra la estructura ráster del modelo.

Arroz. 1.2.2 Visualización de un modelo de red de elevación regular en un plano.

Arroz. 1.2.3. Modelo tridimensional del relieve del entorno del pueblo. Kommunar (Khakassia), construida sobre la base de una red regular de alturas /1/

Uno de los primeros paquetes de software que implementó la posibilidad de entrada múltiple de diferentes capas de celdas ráster fue el paquete GRID (traducido del inglés - lattice, grid, network), creado a fines de la década de 1960. en el Laboratorio de Gráficos por Computador y Análisis Espacial de Harvard (EE.UU.). En el paquete ArcGIS GIS moderno y generalizado, el modelo de datos espaciales ráster también se denomina GRID. En otro programa popular para el cálculo de DEM: Surfer, la cuadrícula regular de alturas también se llama GRID, los archivos de dicho DEM están en formato GRD y el cálculo de dicho modelo se llama Gridding.

Al crear una cuadrícula de altura regular (GRID), es muy importante tener en cuenta la densidad de la cuadrícula (paso de cuadrícula), que determina su resolución espacial. Cuanto menor sea el paso seleccionado, más preciso será el DTM: mayor será la resolución espacial del modelo, pero mayor será el número de nodos de la cuadrícula, por lo tanto, se requiere más tiempo para calcular el DEM y más espacio en disco. Por ejemplo, si el paso de la cuadrícula se reduce por un factor de 2, la cantidad de memoria de la computadora necesaria para almacenar el modelo aumenta por un factor de 4. De ello se deduce que se debe encontrar un equilibrio. Por ejemplo, el estándar DEM del Servicio Geológico de EE. UU., desarrollado para el Banco Nacional de Datos de Mapeo Digital, especifica un modelo de elevación digital como una matriz regular de elevaciones en los puntos de cuadrícula de 30x30 m para un mapa a escala 1:24 000. Por interpolación, aproximación, suavizado , y otras transformaciones al modelo ráster pueden recibir DEM de todos los demás tipos.

Entre las mallas irregulares, la malla irregular triangular más utilizada es el modelo TIN. Fue desarrollado a principios de la década de 1970. como una forma sencilla de construir superficies basadas en un conjunto de puntos espaciados irregularmente. En los 1970s Se crearon varias variantes de este sistema, los sistemas comerciales basados ​​en TIN comenzaron a aparecer en la década de 1980. como paquetes de software para construir curvas de nivel. El modelo TIN se utiliza para el modelado digital del terreno, mientras que los nodos y bordes de la red triangular corresponden a los atributos originales y derivados del modelo digital. Al construir un modelo TIN, los puntos ubicados discretamente se conectan mediante líneas que forman triángulos (Fig. 4).

Arroz. 1.2.4. Condición de triangulación de Delaunay.

Dentro de cada triángulo de un modelo TIN, la superficie suele estar representada por un plano. Dado que la superficie de cada triángulo está dada por las alturas de sus tres vértices, el uso de triángulos asegura que cada sección de la superficie embaldosada se ajuste exactamente a las secciones adyacentes.

Figura 1.2.5. Modelo tridimensional del terreno construido a partir de una red de triangulación irregular (TIN).

Esto asegura la continuidad de la superficie con una disposición irregular de puntos (Fig. 5-6).

Arroz. 1.2.6. Un fragmento ampliado del modelo en relieve de la fig. 5 que muestra la estructura triangular del modelo TIN.

El método principal para calcular TIN es la triangulación de Delaunay. en comparación con otros métodos, tiene las propiedades más adecuadas para un modelo de elevación digital: tiene el índice de armonía más bajo como la suma de los índices de armonía de cada uno de los triángulos generadores (proximidad a la triangulación equiangular), las propiedades del máximo de el ángulo mínimo (la mayor no degeneración de los triángulos) y el mínimo del área de la superficie poliédrica formada.

Dado que tanto el modelo GRID como el modelo TIN se utilizan ampliamente en los sistemas de información geográfica y son compatibles con muchos tipos de software GIS, es necesario conocer las ventajas y desventajas de cada modelo para elegir el formato adecuado para almacenar datos de elevación. Como ventajas del modelo GRID, cabe destacar la sencillez y rapidez de su procesamiento informático, lo que va asociado al propio carácter raster del modelo. Los dispositivos de salida como monitores, impresoras, trazadores, etc. utilizan conjuntos de puntos para crear imágenes, es decir, también están en formato raster. Por lo tanto, las imágenes GRID se muestran fácil y rápidamente en dichos dispositivos, ya que es fácil para las computadoras realizar cálculos para representar cuadrados individuales de una red regular de alturas usando puntos o píxeles de video de dispositivos de salida.

Debido a su estructura de trama, el modelo GRID le permite "suavizar" la superficie simulada y evitar bordes afilados y protuberancias. Pero este es también el "menos" del modelo, porque al modelar el relieve de las regiones montañosas (especialmente las jóvenes, por ejemplo, el plegamiento alpino) con una gran cantidad de pendientes pronunciadas y picos puntiagudos, es posible la pérdida y el "desenfoque" de las líneas estructurales del relieve y la distorsión de la imagen general . En tales casos, se requiere un aumento en la resolución espacial del modelo (paso de cuadrícula de elevación), y esto conlleva un fuerte aumento en la cantidad de memoria de la computadora requerida para almacenar el DEM. En general, los modelos GRID tienden a ocupar más espacio en disco que los modelos TIN. Para acelerar la visualización de grandes modelos digitales de elevación, se utilizan varios métodos, de los cuales el más popular es la construcción de las denominadas capas piramidales, que permiten utilizar diferentes niveles de detalle de la imagen a diferentes escalas. Por lo tanto, el modelo GRID es ideal para mostrar objetos o fenómenos geográficos (geológicos), cuyas características cambian suavemente en el espacio (terreno llano, temperatura del aire, presión atmosférica, presión del yacimiento de petróleo, etc.). Como se señaló anteriormente, las deficiencias del modelo GRID aparecen cuando se modela el relieve de formaciones montañosas jóvenes. Una situación particularmente desfavorable con el uso de una red regular de marcas de elevación se desarrolla si vastas áreas niveladas se alternan con áreas de repisas y acantilados con cambios bruscos de elevación en el área modelada, como, por ejemplo, en los amplios valles desarrollados de grandes ríos planos ( Figura 7). En este caso habrá “redundancia” de información en la mayor parte del territorio modelado, ya que Los nodos de cuadrícula GRID en áreas planas tendrán los mismos valores de altura. Pero en áreas de repisas de relieve empinadas, el tamaño del paso de la cuadrícula de altura puede resultar demasiado grande y, en consecuencia, la resolución espacial del modelo es insuficiente para transmitir la "plasticidad" del relieve.

Arroz. 1.2.7. Fragmento de un modelo en relieve tridimensional del valle de Tom (la flecha roja muestra el borde de la segunda terraza de la llanura aluvial en la orilla izquierda, el borde alto en la orilla derecha es la pendiente de la llanura interfluvial). La escala vertical es cinco veces mayor que la escala horizontal.

El modelo TIN no tiene tales deficiencias. Dado que se utiliza una red irregular de triángulos, las áreas planas se modelan con un pequeño número de triángulos grandes, y en áreas de salientes empinados, donde es necesario mostrar en detalle todas las facetas del relieve, la superficie se muestra con numerosos pequeños triángulos (Fig. 8). Esto le permite utilizar de manera más eficiente los recursos de la memoria RAM y la memoria permanente de la computadora para almacenar el modelo.

Arroz. 1.2.8. Red irregular de triángulos.

Entre los "desventajas" de TIN se debe atribuir el alto costo de los recursos informáticos para procesar el modelo, lo que ralentiza significativamente la visualización del DEM en la pantalla del monitor y la impresión, porque. esto requiere rasterización. Una solución a este problema podría ser la introducción de modelos "híbridos" que combinen líneas de corte TIN y una forma de mostrar como un conjunto regular de puntos. Otro inconveniente importante del modelo TIN es el "efecto terraza", que se expresa en la aparición de los llamados "pseudo-triángulos": áreas planas en una situación geomorfológica deliberadamente imposible (por ejemplo, a lo largo de la línea inferior de forma de V). valles) (Fig. 9).

Una de las principales razones es la pequeña distancia entre los puntos de registro digital de las curvas de nivel en comparación con las distancias entre las propias curvas de nivel, que es típica de la mayoría de los tipos de relieve en su visualización cartográfica.

Arroz. 1.2.9. “Efecto de terrazas” en los valles de pequeños ríos, que se produce al crear un TIN a partir de curvas de nivel sin tener en cuenta las líneas estructurales del relieve (en este caso, hidroredes).

3 formas y métodos para crear un DEM

Desde que aparecieron los primeros mapas, los cartógrafos se han enfrentado al problema de mostrar un relieve tridimensional en un mapa bidimensional. Se han probado varios métodos para esto. En los mapas y planos topográficos, el relieve se representaba con líneas horizontales, líneas de igual altura. Se daba sombreado (sombreado) del relieve en mapas geográficos y físicos generales, o se asignaba un color de la tonalidad correspondiente (escala de altura) a una determinada altura del terreno. En la actualidad, con la llegada de los mapas y planos digitales, el aumento de la velocidad de la tecnología informática, aparecen nuevas posibilidades de representación del terreno. La visualización tridimensional del modelo en relieve se está volviendo cada vez más popular, ya que permite que incluso las personas sin preparación profesional obtengan una imagen bastante completa del relieve. Las tecnologías modernas de visualización tridimensional le permiten "mirar" el terreno desde cualquier punto del espacio, en cualquier ángulo, así como "volar" sobre el terreno.

Desde el desarrollo de los sistemas y tecnologías de la información, así como el desarrollo de la industria satelital, han aparecido varios métodos y métodos que permiten construir un DEM. Hay dos formas fundamentalmente diferentes de obtener datos para construir modelos digitales de elevación.

La primera forma son los métodos de teledetección y la fotogrametría. Dichos métodos para crear un DEM incluyen el método de interferometría de radar. Se basa en el uso de la componente de fase de la señal de radar reflejada desde la superficie terrestre. La precisión de la reconstrucción DEM por el método interferométrico es de unos pocos metros y varía según la naturaleza del terreno y el nivel de ruido de la señal. Para una superficie lisa y un interferograma de alta calidad, la precisión de la reconstrucción del relieve puede alcanzar varias decenas de centímetros. También existe un método de procesamiento estereoscópico de datos de radar. Para que el módulo funcione, es necesario tener dos imágenes de radar tomadas con diferentes ángulos de inclinación del haz. La precisión de la reconstrucción DEM por el método estereoscópico depende del tamaño del elemento de resolución espacial de la imagen. La tecnología de escaneo láser aéreo (ALS) es la forma más rápida, completa y confiable de recopilar información espacial y geométrica sobre territorios de difícil acceso (pantanosos y boscosos). El método proporciona datos precisos y detallados tanto del relieve como de la situación. Hoy en día, la tecnología VLS permite obtener en el menor tiempo posible información espacial y geométrica completa sobre el terreno, la cobertura vegetal, la hidrografía y todos los objetos terrestres en la franja de levantamiento.

La segunda forma es construir modelos de elevación mediante la interpolación de curvas de nivel digitales a partir de mapas topográficos. Este enfoque tampoco es nuevo y tiene sus fortalezas y debilidades. Entre las deficiencias se puede llamar la complejidad y, a veces, una precisión de modelado insuficientemente satisfactoria. Pero, a pesar de estas deficiencias, se puede argumentar que los materiales topográficos digitalizados serán fuentes indiscutibles de datos para dicho modelado durante varios años más.

4 DEM nacionales y globales

La disponibilidad general de datos y tecnologías de construcción DEM permiten a muchos países crear modelos de elevación nacionales utilizados para las necesidades personales del país, ejemplos de tales países son EE. UU., Canadá, Israel, Dinamarca y algunos otros países. Estados Unidos es uno de los líderes en la creación y uso de DEM. Actualmente, el servicio topográfico y cartográfico nacional del país, el Servicio Geológico de EE. UU., produce cinco conjuntos de datos que representan DEM en el formato DEM (Modelo de elevación digital) y que difieren en tecnología, resolución y cobertura espacial. Otro ejemplo de una exitosa experiencia nacional de FEM es el FEM danés. El primer modelo de terreno digital de Dinamarca se creó en 1985 para resolver el problema de la ubicación óptima de los traductores de redes móviles. Los modelos digitales de elevación en forma de matrices de elevación forman parte de los conjuntos básicos de datos espaciales de casi todas las IDE (datos espaciales de información) nacionales y regionales. Al nivel actual de desarrollo tecnológico, el paso de la cuadrícula de elevaciones en los DEM nacionales alcanza los 5 m. Un DEM con una resolución espacial similar está completamente listo o estará listo en un futuro cercano para territorios tan grandes como la Unión Europea y el EE.UU. La conveniencia de la restricción en el detalle del relieve establecido en nuestro país se pierde en condiciones en las que es posible comprar un DEM ASTGTM global de libre distribución con un paso de cuadrícula de elevación de aproximadamente 30 m (un segundo de arco) en el mercado mundial. Además, se espera que la resolución de los DTM disponibles públicamente aumente constantemente. Como posible solución temporal al problema, se propone mantener en secreto el DEM básico más detallado y distribuir libremente los DEM menos detallados creados sobre la base del básico; reduzca gradualmente el umbral de secreto DEM según la precisión de la representación en relieve y el área del área cubierta por ella.

2. Datos SRTM

misión topográfica de radar (SRTM): levantamiento topográfico de radar de la mayor parte del mundo, con la excepción de las latitudes más septentrionales (> 60), más australes (> 54) y los océanos, realizado durante 11 días en febrero de 2000 utilizando un sistema de radar especial , del transbordador espacial "Shuttle". Dos sensores de radar SIR-C y X-SAR recopilaron más de 12 terabytes de datos. Durante este tiempo, utilizando un método llamado interferometría de radar, se recopiló una gran cantidad de información sobre el relieve de la Tierra y su procesamiento aún está en curso. El resultado de la encuesta fue un modelo de relieve digital del 85 por ciento de la superficie de la Tierra (Fig. 9). Pero una cierta cantidad de información ya está disponible para los usuarios. SRTM es un proyecto internacional encabezado por la Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial (NGA), la NASA, la Agencia Espacial Italiana (ASI) y el Centro Espacial Alemán.

Arroz. 2.1. Esquema de cobertura del territorio de la Tierra por levantamiento SRTM.

1 Versiones y nomenclatura de datos

Los datos del SRTM existen en varias versiones: preliminar (versión 1, 2003) y final (versión 2, febrero de 2005). La versión final pasó por un procesamiento adicional, resaltando las costas y los cuerpos de agua, filtrando los valores erróneos. Los datos se distribuyen en varias versiones: una cuadrícula con un tamaño de celda de 1 segundo de arco y 3 segundos de arco. Los datos de un segundo más precisos (SRTM1) están disponibles para los EE. UU., solo los datos de tres segundos (SRTM3) están disponibles para el resto del mundo. Los archivos de datos son una matriz de 1201 ´ 1201 (o 3601 ´ 3601 para la versión de un segundo) de valores que se pueden importar en varios programas de mapeo y sistemas de información geográfica. Además, existe la versión 3 distribuida como archivos ARC GRID, así como formato ARC ASCII y Geotiff, 5 cuadrados ´ 5 en el datum WGS84. Estos datos fueron obtenidos por el CIAT a partir de datos de elevación originales de USGS/NASA mediante un procesamiento que produjo superficies topográficas uniformes, así como la interpolación de áreas donde faltaban los datos originales.

La nomenclatura de datos se produce de tal manera que el nombre del cuadro de datos de las versiones 1 y 2 corresponde a las coordenadas de su esquina inferior izquierda, por ejemplo: N45E136, donde N45 es 45 grados de latitud norte y E136 es 136 grados de longitud este , las letras (n) y (e) en el archivo de nombres designan, respectivamente, los hemisferios norte y este, El nombre del cuadrado de los datos de la versión procesada (CGIAR) corresponde al número del cuadrado a razón de 72 cuadrados horizontales (360/5) y 24 cuadrados verticales (120/5). Por ejemplo: srtm_72_02.zip /extremo derecho, uno de los cuadrados superiores. Puede determinar el cuadrado deseado utilizando el diseño de cuadrícula (Fig. 11.).

Figura 2.1.1. Esquema de cobertura SRTM4.

2 Evaluación de la precisión de los datos SRTM

Los valores de altura en las esquinas de una celda que mide 3 por 3 están disponibles públicamente. Se declara que la precisión de la altura no es inferior a 16 m, pero el tipo de estimación de este valor: el error cuadrático medio, máximo y promedio ( RMS) - no se explica, lo que no es sorprendente, ya que para una evaluación rigurosa de la precisión se necesitan valores de altura de referencia de aproximadamente el mismo grado de cobertura, o un análisis teórico riguroso del proceso de obtención y procesamiento de datos. En este sentido, el análisis de la precisión del SRTM DEM fue realizado por más de un equipo de científicos de todo el mundo. Según A. K. Korvaula e I. Eviak de las alturas SRTM tienen un error, que promedia 2,9 m para terreno llano y 5,4 m para terreno montañoso.Además, una parte significativa de estos errores incluye un componente sistemático. Según sus conclusiones, el SRTM DEM es adecuado para construir curvas de nivel en mapas topográficos a una escala de 1: 50000. Pero en algunas áreas, las alturas SRTM corresponden aproximadamente en su precisión a las alturas obtenidas de un mapa topográfico a una escala de 1:100000, y también se puede utilizar para crear ortomosaicos a partir de imágenes de satélite.Imagen de alta resolución tomada con un ligero ángulo fuera del nadir.

2.3 Uso de datos SRTM para resolver problemas aplicados

Los datos SRTM se pueden utilizar en varias aplicaciones, de diversos grados de complejidad, por ejemplo: para utilizarlos en la construcción de ortofotomapas, para evaluar la complejidad del próximo trabajo topográfico y geodésico, para planificar su implementación y también pueden ayudar en el diseño del localización de perfiles y otros objetos incluso antes de realizar levantamientos topográficos, obtenidos a partir de los resultados del levantamiento radar SRTM, las elevaciones de puntos de terreno pueden ser utilizadas para actualizar la base topográfica de territorios donde no existen datos topográficos y geodésicos detallados. Este tipo de datos es una fuente universal para modelar la superficie terrestre, principalmente para construir modelos digitales de elevación y modelos digitales de terreno, pero el tema de la aplicabilidad de los datos de altitud del radar SRTM como una alternativa a los métodos estándar para construir un modelo digital de terreno y elevación, en nuestra opinión, debe abordarse en cada caso individualmente, dependiendo de la tarea, las características del relieve y la precisión requerida de la altura de referencia.

3. Aplicación de SRTM en la creación de geoimágenes

1 El concepto de geoimagen

Avances en cartografía de geoinformación, teledetección y medios de comprensión del mundo. Los disparos a cualquier escala y alcance, con diferente cobertura espacial y resolución, se realizan en tierra y bajo tierra, en la superficie de los océanos y bajo el agua, desde el aire y desde el espacio. Todo el conjunto de mapas, imágenes y otros modelos similares se puede designar con un término general: geoimágenes.

Una geoimagen es cualquier modelo espacio-temporal, a gran escala y generalizado de objetos o procesos terrestres o planetarios, presentado en forma figurativa gráfica.

Las geoimágenes representan el interior de la Tierra y su superficie, océanos y atmósfera, pedosfera, esfera socioeconómica y áreas de su interacción.

Las geoimágenes se dividen en tres clases:

Planos o bidimensionales: mapas, planos, anamorfosis, fotografías, planos fotográficos, televisión, escáner, radar y otras imágenes remotas.

Volumétricos o tridimensionales: anaglifos, mapas en relieve y fisiográficos, modelos estereoscópicos, de bloque, holográficos.

Dinámicas tridimensionales y tetradimensionales: animaciones, películas cartográficas, estereocartográficas, atlas de películas, imágenes virtuales.

Muchos de ellos han entrado en práctica, otros han aparecido recientemente y otros aún están en desarrollo. Entonces, en este trabajo de curso, construimos geoimágenes bidimensionales y tridimensionales.

3.2 Construyendo un modelo de elevación digital para el territorio de Saratov

y el distrito de Engelsky

Primero, descargue los datos SRTM públicos de procesamiento adicional versión 2, en el portal de Internet abierto a cualquier usuario de la red ("justificar"> En el futuro, abra el fragmento descargado en el programa Global Mapper, seleccione la función "Archivo", luego “Exportar Raster y Datos de Elevación” - “Exportar Dem” (Fig. 12), esta serie de operaciones se realizó con el fin de convertir los datos descargados al formato DEM, el cual es legible por el programa Vertical Mapper, en el cual el modelo será ser construido.

Figura 3.2.1. Exporte el archivo a formato DEM, en el programa Global Mapper [hecho por el autor].

Después de exportar los datos, abra el programa Vertical Mapper, en el que realizamos más acciones: Crear cuadrícula - Importar cuadrícula (Fig. 13).

Arroz. 3.2.2. Creación de Grid - modelo en el programa Vertical Mapper [realizado por el autor].

Con la ayuda de estas funciones, creamos un modelo GRID con el que el autor luego realizó todas las operaciones para crear un DEM para el territorio de la región de Saratov, para crear líneas de contorno y un modelo de terreno tridimensional.

Conclusión

El modelo de elevación digital es una importante función de modelado en los sistemas de información geográfica, ya que permite resolver los problemas de construcción de un modelo de relieve y su uso. Este tipo de producto es una visualización completamente tridimensional del terreno real en el momento del levantamiento, lo que permite resolver muchos problemas aplicados: determinación de cualquier parámetro geométrico del relieve, construcción de perfiles transversales; realización de trabajos de diseño y estudio; seguimiento de la dinámica del terreno. Además, los DEM se utilizan ampliamente para visualizar el territorio en forma de imágenes tridimensionales, lo que brinda la oportunidad de construir modelos virtuales de terreno (VTM).

La relevancia del tema del trabajo del curso se debe a la amplia necesidad de estudios geográficos de datos de relieve digital, debido al papel creciente de las tecnologías de geoinformación en la solución de diversos problemas, la necesidad de mejorar la calidad y eficiencia de los métodos para crear y usar modelos digitales de elevación (DTM), asegurando la confiabilidad de los modelos creados.

Actualmente, existen varias fuentes principales de datos para construir modelos digitales de elevación, esto es mediante la interpolación de isolíneas digitalizadas de mapas topográficos y el método de teledetección y fotogrametría. El método de teledetección cobra cada vez más fuerza en la solución de muchos problemas geográficos, como la construcción de un relieve basado en sondeos de radar satelital de la Tierra. Uno de los productos del sondeo del radar terrestre son los datos SRTM (Misión topográfica de radar lanzadera) disponibles públicamente y distribuidos gratuitamente, disponibles para la mayor parte del mundo con una resolución de modelo de 90 m.

En el proceso de redacción de un trabajo final, se construyó un modelo de elevación digital para el territorio de las regiones de Saratov y Engelsky, resolviendo así las tareas establecidas de construcción y demostrando la posibilidad de crear un DEM basado en datos SRTM.

geoimágenes de radar digital de relieve

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SECCIÓN GEOLÓGICA

Sección geológica: una sección vertical de la corteza terrestre desde la superficie hasta la profundidad. Las secciones geológicas se compilan de acuerdo con mapas geológicos, datos de observaciones geológicas y trabajos mineros (incluidos pozos perforados), estudios geofísicos, etc. perforaciones de referencia a través de estos pozos. Las secciones geológicas están influenciadas por las condiciones de ocurrencia, edad y composición de las rocas. Las escalas horizontal y vertical de las secciones geológicas suelen corresponder a la escala de un mapa geológico. Al diseñar empresas mineras, ingeniería y estudios geológicos, debido a la imposibilidad de comparar el espesor de los depósitos sueltos y la longitud de los perfiles, su escala vertical aumenta en comparación con la horizontal en decenas o más veces.

SURFER EN GEOLOGÍA

El sistema de información geográfica Golden Software Surfer es actualmente el estándar de la industria para trazar representaciones gráficas de funciones de dos variables. Hay pocas empresas en la industria geológica que no utilicen Surfer en su práctica cartográfica diaria. Especialmente a menudo, con la ayuda de Surfer, los mapas se crean en isolíneas (mapas de contorno).

La ventaja insuperable del programa son los algoritmos de interpolación integrados en él, que le permiten crear modelos de superficie digitales con la más alta calidad a partir de datos que se distribuyen de manera desigual en el espacio. El método más utilizado, Kriging, es ideal para representar datos en todas las geociencias.

La lógica de trabajar con el paquete se puede representar como tres bloques funcionales principales:

• · 1. Construcción de un modelo de superficie digital;
• · 2. Operaciones auxiliares con modelos digitales de superficie;
• · 3. Visualización de la superficie.

Un modelo de superficie digital se representa tradicionalmente como valores en los nodos de una cuadrícula regular rectangular, cuya discreción se determina según el problema específico que se está resolviendo. Para almacenar estos valores, Surfer utiliza sus propios archivos GRD (formato binario o de texto), que durante mucho tiempo han sido el estándar para los paquetes de modelado matemático.

Hay tres opciones para obtener valores en los nodos de la cuadrícula:

• 1) según los datos iniciales dados en puntos arbitrarios de la región (en los nodos de una cuadrícula irregular), usando algoritmos para la interpolación de funciones bidimensionales;
• · 2) cálculo de los valores de la función especificada por el usuario de forma explícita. El programa Surfer incluye una gama bastante amplia de funciones: trigonométricas, Bessel, exponenciales, estadísticas y algunas otras;
• 3) transición de una cuadrícula regular a otra, por ejemplo, al cambiar la discreción de la cuadrícula (aquí, por regla general, se utilizan algoritmos de interpolación y suavizado bastante simples, ya que se considera que la transición se realiza de una superficie lisa a otro).

Además, por supuesto, puede utilizar un modelo de superficie digital listo para usar obtenido por el usuario, por ejemplo, como resultado de una simulación numérica.

El paquete Surfer ofrece a sus usuarios varios algoritmos de interpolación: Kriging, Distancia inversa a una potencia, Curvatura mínima, Funciones de base radial, Regresión polinomial, Método modificado Shepard (Modified Shepard's Method), Triangulación (Triangulación), etc. El cálculo de un Se puede realizar una cuadrícula normal para archivos de conjuntos de datos X, Y, Z de cualquier tamaño, y la cuadrícula en sí puede tener dimensiones de 10 000 por 10 000 nodos.

Surfer utiliza los siguientes tipos de mapas como elementos principales de la imagen:

• 1. Mapa de contorno. Además de los medios habituales de controlar los modos de salida de isolíneas, ejes, marcos, marcas, leyendas, etc., es posible crear mapas llenando zonas individuales con color o varios patrones. Además, la imagen de un mapa plano se puede rotar e inclinar, y se puede usar una escala independiente a lo largo de los ejes X e Y.
• · 2. Imagen tridimensional de la superficie: Wireframe Map (mapa de estructura alámbrica), Surface Map (superficie tridimensional). Estos mapas utilizan diferentes tipos de proyección y la imagen se puede rotar e inclinar mediante una sencilla interfaz gráfica. También puede dibujar líneas de corte, isolíneas en ellas, establecer escalas independientes a lo largo de los ejes X, Y, Z, rellenar elementos de cuadrícula individuales de la superficie con color o patrón.
• · 3. Mapas de datos iniciales (Post Map). Estos mapas se utilizan para mostrar datos de puntos como caracteres especiales y etiquetas de texto. Al mismo tiempo, para mostrar un valor numérico en un punto, puede controlar el tamaño del símbolo (dependencia lineal o cuadrática) o aplicar diferentes símbolos de acuerdo con el rango de datos. Un mapa se puede construir usando varios archivos.
• · 4. Mapa - base (Base Map). Puede ser casi cualquier imagen plana obtenida al importar archivos de varios formatos gráficos: AutoCAD [.DXF], Metarchivo de Windows [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF ] , [.JPG] y algunos otros. Estos mapas se pueden usar no solo para mostrar simplemente una imagen, sino también, por ejemplo, para mostrar algunas áreas como vacías.

Con la ayuda de varias opciones de superposición para estos tipos principales de mapas, su ubicación en una página, puede obtener una variedad de opciones para representar objetos y procesos complejos. En particular, es muy fácil obtener varias variantes de mapas complejos con una imagen combinada de la distribución de varios parámetros a la vez. El usuario puede editar todos los tipos de mapas utilizando las herramientas de dibujo integradas del propio Surfer.

Metodología para la construcción de mapas estructurales del techo (fondo) de una formación petrolífera y su sección geológica.

• 1. Con base en el archivo, construya un mapa base en una escala de 1 cm 1000 metros.
• 2. Digitalice los límites del área de la licencia.
• 3. Digitalice los pozos y guarde el archivo "techo" en formato DAT (columna A - longitud, columna B - latitud, columna C - profundidad del techo, columna D - número de pozo, columna C - tipo de pozo: producción con tres número de dígito, el resto - exploración)
• 4. Digitalice la línea del perfil. Guarde en formato BLN "línea de perfil" con una celda vacía B1.
• 5. Cree un "Mapa general del área con licencia" con capas: límites, línea de perfil y pozos con etiquetas.
• 6. Al mapa general, agregue la capa "Mapa estructural a lo largo de la parte superior de la formación YUS2" - suavizado (con un coeficiente de 3 para dos coordenadas), líneas de contorno cada 5 metros (Apéndice 1).
• 7. Cree un "Perfil a lo largo del techo de la formación YUS2": la escala horizontal coincide con la escala del mapa, la escala vertical es de 1 cm 5 metros.

software de perfil de mapa geológico

), llamado así por la ciudad de Golden, Colorado, donde está ubicado, existe desde 1983 y desarrolla paquetes de gráficos científicos. Su primer producto de software, Golden Graphics System, lanzado el mismo año, fue diseñado para procesar y mostrar imágenes de conjuntos de datos descritos por una función bidimensional como z=f(y,x). Posteriormente, este paquete se denominó Surfer, que se ha mantenido con él hasta el día de hoy. Y dos años más tarde, apareció el paquete Grapher, diseñado para procesar y mostrar gráficos de conjuntos de datos y funciones como y=f(x).

Fueron estos paquetes para DOS los que fueron muy populares (por supuesto, en forma de copias ilegales) a finales de los 80 entre los especialistas soviéticos involucrados en varios aspectos del procesamiento de datos matemáticos, principalmente dentro de una amplia gama de geociencias, como geología, hidrogeología , sísmica, ecología, meteorología, así como en otros campos afines.

Al mismo tiempo, comenzamos a trabajar activamente con el paquete Surfer 4 para DOS. A diferencia de nuestros colegas de otras divisiones (nuestro instituto realizó investigaciones en el campo de los estudios de ingeniería en la construcción), que resolvían problemas muy específicos en instalaciones específicas y trabajaban con Surfer como un producto independiente para usuarios finales, nosotros, como desarrolladores, nos sentimos atraídos por las posibilidades de uso embebido de este paquete en nuestros propios programas.

La idea era muy simple: Surfer podía funcionar tanto en diálogo como en modo por lotes, realizando una cierta secuencia de funciones basadas en datos de archivos de información y por lotes. Al formar estos archivos en nuestros programas, podríamos obligar al paquete externo a realizar las operaciones que necesitábamos. Al mismo tiempo, el usuario, al ver, por ejemplo, una imagen de un mapa de contorno o imprimirlo, ni siquiera sospechaba que estaba trabajando con algún otro paquete.

En general, nos gustó mucho el Surfer. Todavía lo consideramos un ejemplo clásico de un excelente producto de software. Interfaz de diálogo conveniente sin adornos arquitectónicos, interfaz abierta y comprensible para un programador, algoritmos matemáticos probados, código muy compacto, solicitudes de recursos modestas. En resumen, era un estilo de desarrollo de software que se ha perdido en gran medida hoy en día, cuando no en palabras, sino en hechos, había una actitud respetuosa hacia los futuros usuarios. (Estamos muy contentos de que este estilo se haya conservado en desarrollos posteriores de Golden Software).

Según una versión escuchada en 1994 en la Conferencia Internacional sobre Modelos Analíticos de Geofiltración en Indianápolis, el autor de Surfer y el fundador de la empresa era un estudiante graduado de hidrogeología en una universidad estadounidense. Las raíces "geológicas" de los productos de la firma parecen casi obvias.

En realidad, la ciudad de Golden es pequeña y audaz. Alberga el renombrado centro de formación en geociencias Colorado School of Mines y su filial International Ground Water Modeling Center, que también crea, prueba y distribuye programas hidrogeológicos (incluidos los proporcionados por desarrolladores independientes).

El tiempo pasa, pero a pesar de la competencia bastante intensa, los paquetes de Golden Software (principalmente Surfer) continúan siendo muy populares tanto en los EE. UU. como en otros países. Hay enlaces a ellos en casi todas las publicaciones científicas o productos de software relacionados con el modelado numérico y el procesamiento de datos experimentales.

En 1990, la empresa anunció el final del desarrollo de versiones para DOS y el inicio del desarrollo de productos de software para Windows. En 1991, apareció un nuevo paquete MapViewer (una herramienta para analizar y visualizar información numérica distribuida geográficamente y construir mapas temáticos informativos - Thematic Mapping Software), y luego se lanzaron versiones de Windows de paquetes ya conocidos: en 1993 - Grapher 1.0, y en 1994 - Surfista 5.0. En 1996, se lanzó otro producto nuevo: Didger (digitalización de información gráfica), que complementó con mucho éxito la funcionalidad de otros programas de Golden Software.

Aquí, sin embargo, cabe destacar que, habiendo detenido el desarrollo de versiones para DOS, la empresa siguió apoyándolos hasta 1995: venta de copias con licencia, consultas, etc. Esa actitud respetuosa con el usuario (vender lo que el cliente necesidades, y no trabajar de acuerdo con el principio "toma lo que tienes"), ya ves, es raro hoy en día.

En general, Golden Software es un ejemplo muy instructivo de la posición estable de una pequeña empresa que desarrolla y vende sus productos de software en su "nicho ecológico" del mercado informático global.

Además, cabe señalar que la aparición de potentes sistemas que parecen hacer "todo-todo" (por ejemplo, la inclusión de herramientas gráficas en hojas de cálculo o GIS con sus capacidades de procesamiento de información cartográfica) no ha hecho temblar la posición de los pequeños software especializados. paquetes Dicho software especializado es significativamente superior a los grandes sistemas integrados en términos de funcionalidad y facilidad de uso. Esta última ventaja es especialmente relevante cuando se analiza una gran cantidad de datos experimentales, y no solo cuando se generan resultados de investigación en forma de gráficos de presentación. A esto se deben agregar solicitudes más modestas de tales programas en términos de potencia y precio de la computadora.

Golden Software actualmente ofrece cuatro productos para Windows 95/98/NT: Surfer 6.0, Grapher 2.0, MapViewer 3.0 y Didger 1.0. Es sobre ellos que discutiremos en nuestra revisión.

Paquete Surfer: procesamiento y visualización de características 2D

La versión de Windows 3.x de Surfer 5.0 se lanzó en 1994. Un año más tarde, simultáneamente con el lanzamiento de Windows 95, se lanzó el paquete Surfer 6.0, que se presentó en dos versiones: 32 bits para Windows NT y Windows 95 y 16 bits para Windows 3.1. Al instalar un paquete, el usuario puede seleccionar él mismo la versión deseada del programa o confiarla al programa de instalación, que determinará la configuración del sistema y seleccionará la versión automáticamente. Construiremos la descripción del paquete de la siguiente manera: primero, hablaremos sobre las características de la versión 5.0 y luego sobre las innovaciones de Surfer 6.0.

El objetivo principal de Surfer es el procesamiento y la visualización de conjuntos de datos bidimensionales descritos por una función como z=f(x, y). La lógica de trabajar con el paquete se puede representar como tres bloques funcionales principales: a) construir un modelo de superficie digital; b) operaciones auxiliares con modelos digitales de superficie; c) visualización de la superficie.

Construcción de un modelo de superficie digital

Con toda la efectividad de la visualización gráfica de datos, lo más destacado de tales paquetes, por supuesto, es el aparato matemático implementado en ellos. El hecho es que, al no haber recibido una respuesta clara a la pregunta: "¿Qué método es la base de la transformación de datos y dónde se puede ver la evaluación de la confiabilidad de todas estas transformaciones?", El usuario (en este caso, muy probablemente , un científico) ya no estará interesado en todas las demás ventajas del programa.

Un modelo de superficie digital se representa tradicionalmente como valores en los nodos de una cuadrícula regular rectangular, cuya discreción se determina según el problema específico que se está resolviendo. Para almacenar dichos valores, Surfer utiliza sus propios archivos GRD (formato binario o de texto), que se han convertido durante mucho tiempo en una especie de estándar para los paquetes de modelos matemáticos.

En principio, hay tres opciones para obtener valores en los nodos de la grilla; todos ellos están implementados en el paquete:

1. de acuerdo con los datos iniciales dados en puntos arbitrarios de la región (en los nodos de una cuadrícula irregular), usando algoritmos para interpolar funciones bidimensionales;
2. cálculo de los valores de la función especificada por el usuario de forma explícita; el paquete incluye una gama bastante amplia de funciones: trigonométricas, Bessel, exponenciales, estadísticas y algunas otras (Fig. 1);
3. transición de una cuadrícula regular a otra, por ejemplo, al cambiar la discreción de la cuadrícula (aquí, por regla general, se utilizan algoritmos de interpolación y suavizado bastante simples, ya que se considera que la transición se realiza de una superficie lisa a otra) .

Además, por supuesto, puede usar un modelo de superficie digital listo para usar obtenido por el usuario, por ejemplo, como resultado de una simulación numérica (este es un uso bastante común del paquete Surfer como posprocesador).

La primera opción para obtener un modelo de cuadrícula se encuentra con mayor frecuencia en problemas prácticos, y son los algoritmos para interpolar funciones bidimensionales en la transición de una cuadrícula irregular a una regular que son la "carta de triunfo" del paquete.

El punto es que el procedimiento para pasar de valores en puntos discretos a una superficie no es trivial y es ambiguo; diferentes tareas y tipos de datos requieren diferentes algoritmos (o más bien, no "requeridos", sino "más adecuados", ya que, por regla general, ninguno es 100% adecuado). Así, la efectividad del programa de interpolación para funciones bidimensionales (esto también se aplica al problema de las funciones unidimensionales, pero para las bidimensionales todo es mucho más complicado y diverso) está determinada por los siguientes aspectos:

1. un conjunto de varios métodos de interpolación;
2. la capacidad del investigador para controlar varios parámetros de estos métodos;
3. la disponibilidad de medios para evaluar la precisión y confiabilidad de la superficie construida;
4. la oportunidad de refinar el resultado obtenido sobre la base de la experiencia personal del experto, teniendo en cuenta una variedad de factores adicionales que no pudieron reflejarse en forma de datos iniciales.

Surfer 5.0 ofrece a sus usuarios siete algoritmos de interpolación: Kriging, Distancia inversa, Curvatura mínima, Funciones de base radial, Regresión polinomial, Método de Shepard (que es una combinación del método de Distancia inversa con splines) y Triangulación. El cálculo de una cuadrícula regular ahora se puede realizar para archivos de conjuntos de datos X, Y, Z de cualquier tamaño, y la cuadrícula en sí puede tener dimensiones de 10,000x10,000 nodos.

Un aumento en el número de métodos de interpolación permite ampliar significativamente la gama de problemas a resolver. En particular, el método de triangulación se puede usar para construir una superficie a partir de los valores exactos de los datos iniciales (por ejemplo, la superficie de la Tierra a partir de datos de estudios geodésicos), y el algoritmo de regresión polinomial se puede usar para analizar la tendencia de la superficie.

Al mismo tiempo, se brindan amplias oportunidades para que el usuario administre los métodos de interpolación. En particular, el método geoestadístico más popular de Kricking en el procesamiento de datos experimentales ahora incluye la posibilidad de usar varios modelos de semivariograma, usando una variación del algoritmo de deriva y también teniendo en cuenta la anisotropía. Al calcular la superficie y su imagen, también puede establecer el límite del territorio de una configuración arbitraria (Fig. 2).

Además, hay un editor gráfico incorporado para ingresar y corregir los valores de datos del área de la cuadrícula, mientras que el usuario ve inmediatamente los resultados de sus acciones en forma de cambios en el mapa de contorno (Fig. 3). Para toda una clase de problemas (especialmente aquellos relacionados con la descripción de datos naturales), que, por regla general, no pueden ser descritos por un modelo matemático exacto, esta función a menudo es simplemente necesaria.

La entrada de datos es de [.DAT] (Golden Software Data), [.SLK] (Microsoft SYLK), [.BNA] (Atlas Boundary) o archivos de texto ASCII sin formato, y de hojas de cálculo de Excel [.XLS] y Lotus [.WK1 , .WKS]. La información sin procesar también se puede ingresar o editar usando la hoja de cálculo integrada del paquete, y son posibles operaciones de datos adicionales, como la clasificación, así como conversiones de números usando ecuaciones definidas por el usuario.

Operaciones auxiliares con superficies

Surfer para Windows tiene un gran conjunto de herramientas adicionales para convertir superficies y varias operaciones con ellas:

• calcular el volumen entre dos superficies;
• transición de una cuadrícula regular a otra;
• transformación de superficies mediante operaciones matemáticas con matrices;
• corte de superficies (cálculo de perfiles);
• cálculo de superficie;
• alisado de superficies utilizando métodos de matriz o spline;
• conversión de formato de archivo;
• una gama de otras características.

La calidad de la interpolación se puede evaluar mediante una evaluación estadística de las desviaciones de los valores de puntos iniciales de la superficie resultante. Además, se pueden realizar cálculos estadísticos o transformaciones matemáticas para cualquier subconjunto de datos, incluido el uso de expresiones funcionales definidas por el usuario.

Visualización de imágenes de superficie

Una superficie se puede representar gráficamente de dos formas: mapas de contorno o una vista de superficie 3D. Al mismo tiempo, el trabajo de Surfer se basa en los siguientes principios de su construcción:

1. obtener una imagen superponiendo varias capas gráficas transparentes y opacas;
2. importación de imágenes terminadas, incluidas las obtenidas en otras aplicaciones;
3. utilizando herramientas de dibujo especiales, así como aplicando información de texto y fórmulas para crear imágenes nuevas y editar imágenes antiguas.

El uso de la interfaz de múltiples ventanas le permite elegir el modo de operación más conveniente. En particular, se pueden observar simultáneamente datos numéricos en forma de hoja de cálculo, un mapa construido sobre la base de estos datos e información de referencia de un archivo de texto (Fig. 4).

Surfer 5.0 utiliza los siguientes tipos de mapas como elementos principales de la imagen:

1. Mapa de contorno. Además de los medios ya tradicionales de controlar los modos de visualización de isolíneas, ejes, marcos, marcas, leyendas, etc., es posible crear mapas llenando zonas individuales con color o varios patrones (Fig. 5). Además, la imagen de un mapa plano se puede rotar e inclinar, y se puede usar una escala independiente a lo largo de los ejes X e Y.
2. Imagen tridimensional de la superficie (3D Surface Map). Estos mapas utilizan diferentes tipos de proyección y la imagen se puede rotar e inclinar mediante una sencilla interfaz gráfica. También puede dibujar líneas de corte, isolíneas en ellas (Fig. 6), establecer escalas independientes a lo largo de los ejes X, Y, Z, rellenar elementos de cuadrícula individuales de la superficie con color o patrón.
3. Mapa de datos de origen (Post Map). Estos mapas se utilizan para mostrar datos de puntos como caracteres especiales y etiquetas de texto. Al mismo tiempo, para mostrar un valor numérico en un punto, puede controlar el tamaño del símbolo (dependencia lineal o cuadrática) o aplicar diferentes símbolos de acuerdo con el rango de datos (Fig. 7). Un mapa se puede construir usando varios archivos.
4. Mapa básico. Puede ser casi cualquier imagen plana obtenida al importar archivos de varios formatos gráficos: AutoCAD [.DXF], DOS Surfer [.BLN, .PLT], Atlas Boundary [.BNA], Golden Software MapViewer [.GSB], Windows Metfile [ .WMF], gráfico lineal digital USGS [.LGO], gráficos de mapa de bits [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG], [.DCX], [.TGA] y algunos otros. Estos mapas se pueden usar no solo para mostrar simplemente una imagen, sino también, por ejemplo, para mostrar algunas áreas como vacías. Además, si se desea, estos mapas se pueden utilizar para obtener límites al realizar cálculos de superficie, su transformación, disección, etc.

Con la ayuda de varias opciones de superposición para estos tipos principales de mapas, su ubicación en una página, puede obtener una variedad de opciones para representar objetos y procesos complejos. En particular, es muy fácil obtener varias variantes de mapas complejos con una imagen combinada de la distribución de varios parámetros a la vez (Fig. 8). El usuario puede editar todos los tipos de mapas utilizando las herramientas de dibujo integradas del propio Surfer.

La presentación de varios mapas en forma de "qué no" tridimensional también es muy efectiva y conveniente para el análisis. Además, puede ser una representación diferente de los mismos conjuntos de datos (por ejemplo, una imagen tridimensional más un mapa de contorno de color: Fig. 9), o una serie de conjuntos diferentes, por ejemplo, la distribución de áreas de un parámetro. en diferentes momentos o varios parámetros diferentes (Fig. 10).

Todas estas posibilidades de representación de imágenes pueden ser muy útiles en un análisis comparativo de la influencia de varios métodos de interpolación o sus parámetros individuales en la apariencia de la superficie resultante (Fig. 11).

Por separado, se debe abordar el problema del uso de fuentes rusas. El hecho es que las fuentes SYM suministradas con el paquete, por supuesto, no están rusificadas, por lo que debe usar fuentes TrueType de Windows. Pero para algunos modos de salida de imagen, no son adecuados, por ejemplo, cuando el texto se muestra en ángulo, los caracteres a veces se distorsionan más allá del reconocimiento. En este caso, es mejor usar fuentes vectoriales SYM con un contorno de una sola línea (siempre son claramente visibles), y solo las latinas están disponibles en forma terminada. Sin embargo, hay una solución bastante simple a este problema.

La versión DOS de Surfer tenía una utilidad especial ALTERSYM para crear sus propios conjuntos de fuentes SYM (desafortunadamente, desapareció en la versión de Windows, por lo que puede usar la versión DOS). Pero solo le permite crear y editar el juego de caracteres básico (códigos ASCII 32-127). Una vez resolvimos este problema para la versión DOS de la siguiente manera: escribimos una utilidad que crea un juego de caracteres completo (1-255) a partir de archivos de resguardo creados por el programa ALTERSYM, con los cuales los módulos de salida VIEW y PLOT funcionan bien. Este enfoque también funciona bien para la versión de Windows de Surfer.

Las imágenes gráficas resultantes pueden enviarse a cualquier dispositivo de impresión compatible con Windows o enviarse a AutoCAD [.DXF], Metarchivo de Windows [.WMF], Portapapeles de Windows [.CLP], así como a Lenguaje de gráficos HP [.HPGL] y Encapsulado. Postscript [.EPS]. El intercambio bidireccional de datos y gráficos con otras aplicaciones de Windows también se puede realizar a través del Portapapeles de Windows. Además, las imágenes gráficas preparadas en Surfer se pueden exportar al paquete MapViewer, superponer con un mapa del territorio y obtener un mapa de la distribución de este parámetro en un territorio específico (Fig. 12 y ).

Macros de gestión de paquetes

En Surfer 5.0, creado en 1994, casi simultáneamente con las suites ofimáticas de Microsoft Office 4.0, se implementó un modelo de componentes de objetos basado en el soporte del mecanismo de automatización OLE 2.0 (lo que hoy se llama ActiveX). Esto permite el uso integrado de Surfer como un servidor ActiveX en sistemas de modelado y procesamiento de datos complejos.

En cualquier lenguaje que también admita este mecanismo (como Visual Basic, C++ o Visual Basic para aplicaciones), puede escribir un archivo de macro de control para Surfer. En particular, al utilizar un conjunto de archivos de macros, puede realizar automáticamente algunas tareas que se repiten con frecuencia. O dicho archivo puede formarse durante la ejecución de cualquier programa de cálculo aplicado para el procesamiento y visualización automáticos de datos.

Por ejemplo, la siguiente función, escrita en VB, crea un mapa de contorno e inserta su imagen en una hoja de cálculo llamada "Hoja1":

• FunciónHacerMapa();
• definiendo la variable Surf como objeto Dim Surf como Objeto;
• establecer una correspondencia entre la variable Surf y el programa Surfer Set Surf = CreatObject("Surfer.App") GrdFile$ = "c:\winsurf\demogrid.grd";
• el nombre del archivo GRD de entrada;
• ejecución de macros por el paquete Surfer Surf.MapCountour(GrdFile$);
• construir un mapa de contorno Surf.Select;
• seleccionar imagen Surf.EditCopy;
• copiar la imagen seleccionada al Portapapeles;
• esto ya es un comando de Excel: pegue la imagen del Portapapeles en la posición actual de la hoja Hoja1 Hojas de trabajo ("Hoja1").Imagen.Paste Función final.

El significado de este procedimiento es bastante claro. Primero, la variable Surf se define como un objeto y se asigna al paquete Surfer (Surfer.App). Luego vienen los comandos que VBA ya interpreta como llamadas a funciones de Surfer (sus nombres corresponden a los comandos que el usuario selecciona en modo diálogo) que se ejecutan a través del mecanismo ActiveX.

Además, el paquete Surfer tiene su propio lenguaje de macros, que en realidad es una especie de VBA y se usa para escribir solicitudes de control en un programa SG Scripter especial (archivo GSMAC.EXE). Por ejemplo, con un programa tan simple, puede implementar una macro que crea automáticamente mapas de contorno para un conjunto de datos de origen utilizando los siete métodos de interpolación:

• creando un objeto Surfer Set Surf = CreateObject("Surfer.App");
• construir un mapa por cada método de interpolación;
• para el archivo de datos de origen DEMOGRID.DAT For Method = 0 a 6;
• abrir un nuevo documento de dibujo Surf.FileNew();
• cálculo del archivo GRD por el método de interpolación actual If Surf.GridData("DEMOGRID.DAT", GridMethod= Method,_ OutGrid="SAMPLE") = 0 Then End;
• construir un mapa de contorno Si Surf.MapContour("SAMPLE") = 0 Entonces Terminar Siguiente.

La ejecución de dichas tareas en modo automático, que se presentan como un programa escrito en GS Scripter, se puede realizar desde la línea de comandos:

C:\winsurf\gsmac.exe /x task.bas,

o desde cualquier aplicación con el comando SHELL:

SHELL("c:\winsurf\gsmac.exe /x tarea.bas")

(el modificador /x indica la necesidad de ejecución automática del programa task.bas).

El programa GS Scripter también se puede utilizar para controlar cualquier otro programa que admita ActiveX (por ejemplo, para trabajar con MS Office).

Novedades de Surfer 6.0

Como decíamos, Surfer 6.0 está disponible en versiones de 16 y 32 bits. Sin embargo, además de esto, han aparecido varias extensiones funcionales útiles. En primer lugar, cabe destacar la posibilidad de utilizar dos tipos más de mapas de fondo a la hora de construir imágenes planas: Image Map (Mapa de imagen) y Shaded Relief Map (Mapa de relieve sombreado).

Las herramientas de dibujo integradas de Image Map hacen que el proceso de creación de mapas de color sea bastante simple y rápido. En este caso, puede usar el relleno multicolor de imágenes, incluido el uso de combinaciones de colores creadas por el propio usuario.

Pero las posibilidades del Mapa de Relieve Sombreado son especialmente impresionantes, lo que hace posible obtener imágenes como fotografías de alta calidad directamente en el entorno de Surfer (Fig. 14), que se puede usar tanto para usar con mapas de contorno como de forma independiente. El usuario puede controlar todos los parámetros necesarios para crear las imágenes más expresivas, incluida la ubicación de la fuente de luz, el gradiente de inclinación relativo, el tipo de sombreado y el color. El usuario del paquete también tiene más opciones para visualizar datos y organizar diferentes imágenes en una pantalla (Fig. 15).

Se ha ampliado el conjunto de operaciones auxiliares para el tratamiento digital de superficies. Con las nuevas funciones de Grid Calculus, puede determinar la pendiente, la curvatura y la línea del horizonte en un punto específico de la superficie, así como calcular las derivadas primera y segunda de las funciones de Fourier y el análisis espectral. Y las herramientas adicionales Grid Utilities le permiten transformar, desplazar, escalar, rotar y duplicar datos en archivos GRD (un formato para almacenar valores en los nodos de una cuadrícula normal). Después de eso, puede realizar cualquier selección de un subconjunto del conjunto de datos por el número de columnas y columnas o simplemente por nodos de cuadrícula arbitrarios.

Desde el punto de vista del aparato matemático para construir una superficie, es muy importante implementar otro algoritmo de interpolación: el Vecino más cercano, así como tres niveles de anidamiento de variogramas, que le permiten crear más de 500 combinaciones resultantes.

Las imágenes creadas previamente basadas en varios tipos de mapas (mapa de contorno, mapa de relieve sombreado, mapa posterior, mapa de imagen) se pueden usar como plantilla al sustituir un nuevo archivo GRD en los mapas existentes. Además, ahora, al haber combinado varias capas de diferentes mapas en una imagen al principio, puede separarlos en sus elementos originales y rehacerlos en función de nuevos datos.

De las funciones puramente de servicio, cabe destacar la posibilidad de introducir datos de digitalización de líneas de límite y puntos arbitrarios desde la pantalla directamente a un archivo ASCII, así como la creación automática de una leyenda para varios tipos de puntos Post Map. Como modelo de superficie digital, ahora puede importar archivos de modelo de elevación digital (DEM) directamente desde Internet (o cualquier otra fuente de información). Y, finalmente, los nuevos formatos de exportación de datos le permiten guardar imágenes de mapas en casi todos los formatos raster (PCX, GIF, TIF, BMP, TGA, JPG y muchos otros).

Continuará

ComputerPress 2 "1999