Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовой проект - Сбор, обработка, исследование и анализ цифровой картографической информации - файл Ц_К_курсовой.doc


Курсовой проект - Сбор, обработка, исследование и анализ цифровой картографической информации
скачать (2150.5 kb.)

Доступные файлы (2):

задание фрагмент карты.bmp
Ц_К_курсовой.doc1651kb.18.05.2007 21:55скачать

содержание
Загрузка...

Ц_К_курсовой.doc

1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...

^ Для масштаба 1 : 50 000



пп



точки

Х

У

Z



пп



точки

Х

У

Z

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

































































































6065002

6065100

6065106

6065128

6065126

6065110

6065400

6065000

6065085

6065190

6065215

6065325

6065670

6065435

6065545

6065600

6065625

6065695

6065780

6065725

6065002

6065100

6065106

6065128

6065126

6065110

6065184

6065196

6065218

6065260

6065338

6065460

6065528

6065544

6065690

6065744

6065772

6065760

6065846

6065876

6065800

6065788

6065802

6065934

6065460

6065528

6065051

6065090

4312242

4312212

4312190

4312188

4312210

4312212

4312000

4312240

4312165

4312040

4312050

4312255

4312305

4312315

4312300

4312315

4312325

4312430

4312240

4312390

4312242

4312212

4312190

4312188

4312210

4312212

4312072

4312046

4312066

4312122

4312326

4312382

4312308

4312300

4312496

4312438

4312322

4312272

4312132

4312104

4312080

4312070

4312050

43120004312382

4312308

4312240

4312226

150

150

150

150

150

150

160

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

49

5051

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96




























































































6065785

6065740

6065710

6065675

6065600

6065565

6065505

6065465

6065315

6065250

6065205

6065200

6065200

6065165

6065095

6065050

6065000

6065050

6065265

6065350

6065425

6065450

6065440

6066000

6065480

6065520

6065545

6065548

6065532

6065523

6065876

6065880

6065838

6065002

6065100

6065106

6065128

6065126

6065110

6065184

6065196

6065218

6065260

6065338


4312665

4312770

4312785

4312760

4312590

4312565

4312580

4312570

4312470

4312480

4312465

4312435

4312355

4312345

4312390

4312460

4312565

4312550

4312640

4312655

4312310

4312740

4312790

4312458

4312653

4312687

4312691

4312757

4312773

4312720

4312564

4312592

43128624312242

4312212

4312190

4312188

4312210

4312212

4312072

4312046

4312066

4312122

4312326


140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

140

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150

150


^ Для масштаба 1 : 100 000



пп



точки

Х

У

Z



пп



точки

Х

У

Z

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15































6066000

6065950

6065800

6065700

6066000

6065700

6065000

6065200

6065000

6065000

6065000

6066000

6066000

4312550

4312300

4312950

4313000

4312050

4312450

4312240

4312050

4312250

4312000

4313000

4312000

4313000

140

140

140

140

150

150

150

150

150

154.6

150.7

148.8

138

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30















^ 3.2 Обработка массивов метрической информации регулярной и аналоговой моделей топографической поверхности


Пакет Surfer позволяет обработать и визуализовать двумерные наборы данных, описываемые функциями типа z=f(x,y). Он строит цифровую модель поверхности, проделывает вспомогательные операции и визуализует результат. Основным назначением Surfer является обработка и визуализация двумерных наборов данных, описываемых функцией типа z=f(x,y), а логику работы с пакетом можно представить в виде трех основных функциональных блоков:

а) построение цифровой модели поверхности;

б) вспомогательные операции с цифровыми моделями поверхности;

в) визуализация поверхности.

Действительно, возможности графической визуализации выглядят очень эффектно и являются крайне полезными, но все же ключевой функцией Surfer является создание цифровой модели поверхности. Наиболее актуальная постановка данной задачи формулируется как переход от набора значений функции Z в произвольных (неупорядоченных) точках плоскости (N точек с координатами X,Y) к значениям этой функции в узлах некоторой регулярной сетки. В более общей постановке та же задача сводится к возможности вычисления значений функции в любой точке поверхности (а значит, и в узлах сетки) по исходному набору данных.

Представленные выше (глава 3.1) массивы метрической информации записываем в файл (Пуск→Программы→Стандартные→Блокнот). Информацию вносим в виде структуры: N_X_Y_H (Name, Nothing, Easting, Height). Файл данных сохраняем в рабочей программе Surfer с расширением dat. Данным для построения аналоговых моделей присваиваем свои условные обозначения. Таким образом выполняется ввод данных из файлов в программу Surfer.


^ 3.3 Построение регулярной и аналоговой модели топографической поверхности по результатам обработки цифровой топографической информации.


Программой Surfer можно сделать интерполяцию большим множеством алгоритмов:

- Крикинг (Kriging),

- Инверсные Расстояния (Inverse Distance),

- Минимизация Кривизны (Minimum Curvature),

- Радиальные Базовые Функции (Radial Basis Functions),

- Полиномиальная Регрессия (Polynomial Regression),

- Метод Шепарда (Shepard's Method, представляющий собой комбинацию метода Инверсных расстояний со сплайнами)

- Триангуляция (Triangulation).

Расчет регулярной сетки теперь может выполняться для файлов наборов данных X,Y,Z любого размера, а сама сетка может иметь размеры 10000*10000 узлов.

Увеличение числа методов интерполяции позволяет значительно расширить круг решаемых задач. В частности, метод Триангуляции может быть использован для построения поверхности по точным значениям исходных данных (например, поверхность земли по данным геодезической съемки), а алгоритм Полиномиальной Регрессии — для анализа тренда поверхности.

При этом обеспечены широкие возможности по управлению методами интерполяции со стороны пользователя. В частности, наиболее популярный в обработке экспериментальных данных геостатистический метод Крикинга теперь включает возможность применения различных моделей вариограмм, использования разновидности алгоритма со сносом, а также учета анизотропии. При расчете поверхности и ее изображения можно также задавать границу территории произвольной конфигурации

В данном курсовом проекте все модели топографической поверхности строились методом ^ Линейной интерполяции (триангуляцией).


Модели топографической поверхности, масштаба 1:10 000


Регулярная модель




^ Аналоговая модель




Модели топографической поверхности, масштаба 1:25 000


Регулярная модель




^ Аналоговая модель




Модели топографической поверхности, масштаба 1:50 000


Регулярная модель




^ Аналоговая модель




Модели топографической поверхности, масштаба 1:100 000


Регулярная модель




Аналоговая модель




^ 3.4. Постоение горизонталей для регулрной и аналоговой моделей топографической поверхности по результатам обраьотки цифровой топографической информации.


Еще один элемент изображения в Surfer – это карта изолиний (Countour Map). В дополнение к уже традиционным средствам управления режимами вывода изолиний, осей, рамок, разметки, легенды и пр. здесь реализована возможность создания карт с помощью заливки цветом или различными узорами отдельных зон. Кроме того, изображение плоской карты можно вращать и наклонять, использовать независимое масштабирование по осям X и Y.

Карты изолиний приведенные ниже создавались методом Крайгинга.


Модели топографической поверхности, масштаба 1:10 000


^ Регулярная модель




Аналоговая модель




^ Модели топографической поверхности, масштаба 1:25 000


Регулярная модель Аналоговая модель




^ Модели топографической поверхности, масштаба 1:50 000


Регулярная модель Аналоговая модель




Модели топографической поверхности, масштаба 1:100 000


Регулярная модель Аналоговая модель




3.5 Исследование влияния масштаба топографической карты, типа рельефа, картографической генерализации, точности получения цифровой топографической информации и густоты сеток на качество моделей топографической поверхности.


При изучении влияния масштаба топографической карты на качество моделей топографической поверхности можно заметить, что с увеличением масштаба возрастает точность измерений пространственных характеристик (топографических координат и высотных отметок). Это обусловлено тем, что чем крупнее масштаб, тем отчётливее и различимей становятся границы объектов и можно с большей точностью определить месторасположение объекта и характер рельефа (по горизонталям).

Так как плановая и высотная геометрическая точность при масштабе 1:10000 наименьшие, следовательно и объекты на топографической карте будут максимально приближены к действительному расположению на местности (по сравнению с масштабами 1:25000, 1:50000, 1:100000).

Тип рельефа также влияет на качество моделей топографической поверхности. Если местность весьма неоднородна, т.е. на ней преобладают всевозможные впадины и возвышенности, то с неё труднее построить сравнительно точную и похожую на действительность модель топографической поверхности, по сравнению со степной местностью. Это обусловлено тем, что на поверхности такого рода количество горизонталей, приходящихся на единицу площади, значительно превышает их количество по сравнению с пологой поверхности, и расположены они довольно близко одна к другой. Так что при поверхности такого рода значительно сложнее точно построить модель топографической карты соответствующей действительности.

Влияние густоты сеток на качество моделей топографической поверхности обуславливается тем, что при недостаточной густоте сетки некоторые высотные отметки не захватывается. Это приводит к построению неточной топографической поверхности.

^ 4. ПОСТРОЕНИЕ ФРАГМЕНТА ЦИФРОВОЙ КАРТЫ.


4.1. Сканирование исходного картографического материала (карта масштаба 1:10000).


Сканирование - это процесс поэлементного анализа или записи (синтеза) на материальном носителе изображения по заданной траектории.

Есть два технологических подхода к сканированию:

1) изображение сканируется в стандартных установках программы, а затем вся необходимая коррекция изображений происходит средствами, например, Adobe Photoshop. При этом нет необходимости глубоко вникать в специфику конкретного изображения, особенности поведения сканера.

2) подбор всех параметров сканирования осуществляется до того, как будет проведено окончательное сканирование. Это позволяет обеспечить максимально возможный для данного сканера и данного оригинала результат.

Сканер - устройство для оцифровывания и ввода штриховых и растровых изображений в компьютер издательской системы. Возможности сканера и качество его работы во многои определяют качество иллюстраций в будущем издании (рис. 4.1.).




Рис. 4.1. Сканер.


Различают: ручные, планшетные, барабанные, проекционные сканеры.

РУЧНЫЕ СКАНЕРЫ не находят в полиграфии применения из-за низкого качества сканирования. Это оперативный вид сканеров.

ПЛАНШЕТНЫЕ СКАНЕРЫ. Различают 3 группы планшеных сканеров: простые, промежуточного класса и высококачественные сканеры. Сканеры высокого класса по своим техническим возможностям могут конкурировать с барабанными сканерами. Идеально подходят для тех, кто хочет получить большой объем оригиналов в короткие сроки.

^ БАРАБАННЫЕ СКАНЕРЫ всегда рассматривались как инструменты для обработки изображений изданий высокого качества: рекламных материалов, художественных высококачественных репродукций, цветных изображений большого формата. Барабанные сканеры обладают рядом преимуществ:

1) большая глубина цвета (от 10 до 16 битканал) и широкий динамический диапазон оптических плотностей;

2) высокое разрешение и возможность большого увеличения изображений;

3) возможность обработки различных по виду оригиналов;

4) высокая производительность.


^ Принципы работы сканеров

ПЛАНШЕТНЫЕ СКАНЕРЫ. Световой поток от источника света проходит через прозрачный оригинал (или отражается от непрозрачного оригинала), размещенный на прозрачной поверхности, фокусируется объективом и попадает на систему полупрозрачных зеркал, распределяющих световой поток на три равные по интенсивности части. Каждый из трех световых пучков проходит через светофильтр (красный, зеленый или синий) и попадает на линейку элементов с зарядной связью, расположенную в фокальной плоскости объектива. Таким образом, происходит считывание информации об одной строке изображения.

Планшетный сканер может иметь раздельные плоскости для размещения прозрачных и непрозрачных оригиналов. Такая конструкция позволяет получить выигрыш сразу в нескольких отношениях. После переключения режима сканирования меняется не только источник света, но и зеркала. Оптика сбалансирована с учетом типа оригинала, что отражается на качестве результата.

БАРАБАННЫЕ СКАНЕРЫ. Световой поток от источника света проходит через оригинал, фокусирующий объектив и отверстие диафрагмы, затем сфокусированный луч попадает на расщепляющую систему (призму или блок зеркал) и через три светофильтра попадает на светочувствительные элементы - фотоэлектронные умножители.


^ Технические характеристики сканеров

Параметры сканеров позволяют сориентироваться в технических возможностях сканера и определить область его использования.


^ Вид оригинала: сканирование может осуществляться в проходящем свете (для оригиналов на прозрачной подложке) или отраженном (для оригиналов на непрозрачной подложке). Сканирование негативов отличается особой сложностью, поскольку этот процесс не сводится к простому инвертированию градаций цвета от негатива до позитива. Чтобы точно оцифровать цвет в негативах, сканер должен компенсировать цветную фотографическую вуаль на оригинале. Есть несколько способов решения этой проблемы: аппаратная обработка, программные алгоритмы перехода от негатива к позитиву или справочные таблицы для конкретных типов фотопленки.


^ Источники света: в планшетных сканерах в качестве линейного источника света используется люминесцентная лампа со спектром света, близким к дневному свету. В барабанных сканерах в качестве точечного истоника света используются галогенные или ксеноновые лампы мощностью 30-75 Вт, т.к. они сочетают высокую интенсивность излучения с достаточно равномерным распределением мощности во всем диапазоне спектра излучения.


^ Приёмники света: в планшетных сканерах используется линейка ПЗС. В сканерах, осуществляющих сканирование за один проход, используются три линейки ПЗС. В барабанных сканерах всех типов в качестве светочувствительных приборов используются фотоэлектроумножители. Большинство сканеров однопроходные и имеют их по несколько (3-4).


^ Разрешающая способность (разрешение): входная разрешающая способность - это густота (плотность, частотность, частота), с которой сканирующее устройство проводит выборку информации в данной области в ходе оцифровки (на линейный дюйм или сантиметр). Часто фирма-изготовитель приводит два значения взодной разрешающей способности: входное оптическое разрешение и входное интерполированное разрешение. Оптическое разрешение описывает объем реальной информации, который может ввести оптическая система сканирующего устройства. Интерполированное разрешение предствляет кажущийся объем информации, который сканер может вводить с помощью алгоритмов, реализуемых процессором и/или программным обеспечением. Алгоритмы интерполяции не добавляют новых деталей в изображение, они усредняют значения цвета или градаций серого в смежных пикселах и вставляют между ними новый пиксел.

^ Глубина цвета: максимальное число оттенков цвеа или градаций серого, которые может считывать сканирующее устройство для каждого вводимого пиксела. С ростом глбуины цвета увеличивается количество деталей изображения, которые может вводить сканер. Для достижения хорошего качества передачи цветовых оттенков достаточно глубины цвета 12 бит, для высокохудожественных работ - 13-14 бит/цвет.


^ Пакетная обработка: это сканирование нескольких оригиналов одновременно, с сохранением каждого изображения в отдельном файле. Программа пакетной обработки позволяет без участия оператора выполнить сканирование определенного числа оригиналов, обеспечивая автоматичсекое переключение режимов сканирования и сохранение отсканированных файлов.


^ Диапазон масштабирования: это интервал величин изменения масштаба оригинала, который может быть выполнен во время сканирования. Он связан с разрешающей способностью сканера: чем выше значение максимального оптического разрешения, тем больше коэффициент увеличения исходного изображения без потери качества.


^ Траектория сканирования: это след, по которому при сканировании проводится считывание значений оптического параметра изображения. Она может быть трех видов: пошаговая развертка, винтовая развертка и в "старт-стопном" режиме.


Область сканирования: максимальный размер оригинала, который может оцифровать устройство.


^ 4.2.Привязка и трансформирование растрового изображения.


Привязка и трансформирование растрового изображения в данном курсовом проекте осуществляется в программе PanoramaFree.

Открыв программу PanoramaFree сначала нужно создать электронную карту, выбрав в меню «Файл» пункт «Создать план».



В открывшемся окне задать название будущему плану, а также требуемые характеристики и нажать кнопку «Создать», после чего появится квадрат, в котором мы будем создавать карту. Затем выбираем в меню «Вид» пункт «Список растров». Появляется окошко данных электронной карты. В котором мы нажимаем кнопку «Добавить» и выбираем свое отсканированное изображение. При нажатии на кнопку «Свойства» выбираем действие: привязка по 2 точкам с масштабированием и поворотом. После этого у нас появляется наш растр и рамочка плана. С помощью курсора и заданной команды совмещаем рамку плана с рамкой отсканированного участка. И можем приступать к оцифровке.


^ 4.3.Создание объектов ситуации и рельефа в векторной форме.


Для активизации редактора растровой карты необходимо выбрать пункт Ре-дактор растра (Raster Editor) в меню Задачи (Tools).


Редактор растровой карты является составной частью системы Панорама и предназначен для редактирования растрового изображения.

Упpaвляется с помощью дополнительной пaнели упpaвления, paзмещaемой при старте в нижней чaсти главного окна системы. Панель управления Редактора растровой карты представляет собой набор клавиш, каждая из которых соответствует определенному режиму.

Haзнaчение клaвиш комментиpуется в стpоке сообщений пpи нaхождении куpсоpa нaд соответствующей.

После завершения операции выполняется сохpaнение изменениий в соответствующем фaйле *.rsw.

В пpоцессе pедaктиpовaния растрового изображения доступны все сpедствa упpaвления растром (цвета, яркость и контрастность палитры, мaсштaб, разрешение, привязка растра и т.д. - могут быть изменены в любой момент) и картой.

Недоступны для редактирования растры, которые открытые на чтение или оптимизированные с применением алгоритмов сжатия.

Существуют такие функции редактора растра:

- выбор редактируемого растра;

- цветной ластик;

- карандаш;

- линия;

- прямоугольник;

- окружность;

- выбор цвета пера и кисти из имеющихся на растре;

- выбор цвета пера и кисти из палитры растра;

- толщина линии;

- увеличение толщины линии;

- уменьшение толщины линии;

- возврат на шаг назад;

- установить текущим следующий в цепочке растр;

- установить текущим предыдущий в цепочке растр.

Для изменения параметров растра (привязка, масштаб, рамка и т. д.) используется вспомогательная панель Работа с растром.

Редактируется всегда один растр. Для изменения редактируемого растра необходимо воспользоваться режимами:

- выбор текущего растра;

- установить текущим следующий в цепочке растр;

- установить текущим предыдущий в цепочке растр.

Пpоцесс создaния объектa нaчинaется с выбоpa типa создaвaемого объектa, его хapaктеpa локaлизaции (площaдной, линейный, векторный, точечный, подпись, шаблон), а также способа создания объекта. Обpaзец отображения на карте выбpaнного объектa пpедстaвлен во вспомогaтельном окне. При необходимости можно осуществить быстрый поиск нужного объекта по его названию или классификационному коду.

Для нанесения графического объекта необходимо открыть соответствующую пользовательскую карту или создать новую. После этого будут доступны режимы редактора карты, позволяющие создать произвольную линию, полигон, точечный знак или подпись. Параметры условных знаков (вид линии, цвет, толщина и т.д.) указываются в диалоге, который вызывается при выборе соответствующего режима редактора карты.


^ 4.4.Генерализация полученного фрагмента цифровой карты.




Для большей читаемости карты бывает необходимо показывать некоторые объекты только при достаточном увеличении. Для этого используется закладка Масштаб, состоящая из двух списков масштабов, кнопок Весь ряд и Отменить. Укажите мышью Нижнюю и Верхнюю границы видимости объекта. В результате нажатия на кнопку Весь ряд объект будет виден всегда. Для отмены сделанных изменений служит кнопка Отменить.


^ 4.5.Сравнение полученных результатов.


Теперь сравним фрагмент участка на топографической карте (исходный материал) с соответствующим ему фрагментом на электронной карте (результат оцифровки). Они очень похожи, информация которую можно получить с этих 2 видов картографического материала одинакова, так же как и на топографической карте, на цифровой наблюдается такая закономерность: с умельчением масштаба уменьшается общее количество условных знаков карт, происходит преобразование площадных условных знаков в точечные и исчезновение некоторых условных знаков. Однако цифровая карта более наглядна и удобна в использовании. При соответствующей точности оцифровки, можно получить довольно высокоточные измерения по карте, так же можно получить результаты не только горизонтального проложения, но и длину по рельефу. Так же намного проще и быстрее по цифровой карте определять длину ломаной, периметр и площадь любого участка.

Ниже приведены фрагмент цифровой карты участка описанного ранее масштаба 1 : 10 000 и фрагменты цифровой карты того же участка масштабов: 1 : 25 000, 1 : 50 000 и 1 : 100 000, которые были получена в результате картографической генирализации.



Векторная карта масштаба 1:10 000


Векторная карта масштаба 1:25 000


Векторная карта масштаба 1:50 000


Векторная карта масштаба 1:100 000


5.ВЫВОДЫ.


Выше можно видеть некоторые возможности программных продуктов Surfer и ПАНОРАМА, однако это далеко не все что могут эти программы.. Кроме того, что ключевой функцией Surfer является создание цифровой модели поверхности, в Surfer реализован большой набор дополнительных средств преобразования поверхностей и различных операций с ними: вычисление объема между двумя поверхностями; переход от одной регулярной сетки к другой; преобразование поверхности с помощью математических операций с матрицами; рассечение поверхности (расчет профиля); вычисление площади поверхности; сглаживание поверхностей с использованием матричных или сплайн-методов; преобразование форматов файлов, так же целый ряд других функций.

В более поздних версия Surfer есть дополнительный набор возможностей, например можно определять наклон, кривизну и линию горизонта обзора в конкретной точке поверхности.

В процессе выполнения проекта было выяснено, что система ПАНОРАМА позволяет создавать векторные карты. Однако при помощи этой системы ещё можно создать растровые и матричные карты, а также оперативно обновлять различную информацию о местности. Так же при помощи ПАНОРАМЫ можно: создавать и использовать иерархическую структуру базы данных электронных карт, имеющую разные уровни; редактировать содержимое базы данных электронных карт с использованием графического интерфейса пользователя; визуализировать содержимое базы данных в условных знаках, принятых для топографических, обзорно-географических, кадастровых и других видов карт; выполнить расчетные операции: определение площади, длины, периметра, построение зон отсечения, вести статистику по характеристикам объектов; выводить на внешние устройства печати изображения электронной карты в принятых условных знаках; имеет место поддержка векторных и растровых устройств печати, цветных и черно-белых; изменение состава объектов и масштаба карты при печати.

    Изложенные выше возможности этих программных продуктов не являются исчерпывающими, однако из перечисленного выше можно увидеть, что решение инженерных задач упрощается при использовании продуктов таких программирования, точность результатов повышается, а картографический материал полученный в результате оцифровки выглядит намного нагляднее и ярче.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ.


В данном курсовом проекте был проведён сбор, исследование и анализ цифровой картографической информации, а так же построен фрагмент цифровой карты участка топографической поверхности. Сбор картографической информации проводился путем подсчета условных знаков на учебной картографической карте, исследование – путем подсчета величин которые характеризуют картографическую информацию, которая анализировалась именно относительно этих величин.

Фрагмент цифровой карты был построен в разных видах: цифровая модель поверхности, участки с горизонталями, цифровая карта объекты ситуации и рельефа которой представлены в векторной форме.

1   2   3



Скачать файл (2150.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru