 |  | ||||
 УДК 528.7 Создание ЦМР средствами open source ГИС
Рассмотрены возможности применения open source формирования цифровых моделей рельефа и анализа. Проведено их сравнение с ГИС ArcView на примере создания ЦМР участка площадью 4 га. В связи с доступностью быстрой компьютерной обработки громадных массивов высотных данных становится реально выполнимой задача создания максимально приближенной к действительности цифровой модели рельефа (ЦМР). На основе ЦМР, в свою очередь, возможно быстрое создание серии тематических карт важнейших морфометрических показателей: гипсометрической карты, карт крутизны и экспозиций склонов, а на их основе и карт эрозионной опасности, направлений поверхностноrо стока, геохимической миrрации элементов, устойчивости ландшафтов. ЦМР может быть получена с помощью разнообразных технологий. Одним из наиболее распространенных методов, при построении карт вручную, является способ триангуляции. При этом строится система неперекрывающихся треугольников, вершинами которых являются исходные точки. Оптимальной для моделирования рельефа является триангуляция Делоне, названная в честь российского математика Бориса Николаевича Делоне. В этой триангуляции во избежание изломов изолиний на ребрах полигонов для каждой исходной точки строится локальный полином первой или второй степени, и по триангуляции эти локальные полиномы "склеиваются" в одну гладкую поверхность. При этом должно выполняться условие Делоне внутрь окружности, описанной вокруг любого построенного треугольника, не должна попадать ни одна из заданных точек триангуляции. Этот способ нашел свое применение и в компьютерных технологиях. Для построения триангуляции Делоне и последующего создания ЦМР используется разнообразное программное обеспечение. Это могут быть специализированные геодезические программы (CREDO_Топоплан), системы автоматизированного проектирования (AutoCAD) и различные ГИС (коммерческие и Open Source). В нашем исследовании была поставлена задача: получить цифровую модель рельефа средствами Open Source ГИС SAGA и QuantumGIS (QGIS) и сравнить ее с ЦМР полученной в ГИС ArcView. Выбор указанных Гис обусловлен тем, что они имеют развитые средства картографического анализа и могут быть широко применены в научно-исследовательской, учебной и производственной деятельности. Для построения ЦМР выбран фрагмент топографического плана соответствующий участку местности 200х200 м. Было выполнено сканирование фрагмента, трансформирование и привязка к системе координат. В ГИС ArcView была выполнена векторизация имеющихся горизонталей. Высота сечения рельефа горизонталями составляла 1 м. Используя соответствующий модуль, вдоль горизонталей с интервалом 10 метров были расставлены точки с указанием их высот. Затем были оцифрованы наиболее характерные точки местности и вершины квадрата ограничивающего участок. Для них также были указаны высоты. На этом подготовительный этап был закончен. В ГИС ArcView, используя модуль 3D Analyst, были построена TIN модель рельефа и выполнено интерполирование горизонталей с шагом 0,25 м. Фрагмент исходных данных с распололежением точек по которым выполнялось интерполирование и полученная модель приведены на рис 1. Используя SHP файл, полученный при работе в ГИС ArcView, было выполнено построение цифровых моделей рельефа в ГИС QGIS и SAGA.
Работа с ГИС SAGA осложняется с отсутствием русификации программы и руководства пользователя на русском языке. Но эта ГИС ориентирована на географический анализ и обладает широким спектром соответствующих функций. Загрузка данных не представляет особого труда. В меню File можно легко загрузить SHP файл, таблицы, TIN, гриды. Все функции анализа и манипулирования данными сконцентрированы в меню Modules. Используя соответствующие команды была получена grid-модель рельефа и горизонтали с шагом 1 м. Необходимо отметить, что особенность данной системы является то, что она создает специальный слой, отображающий ребра треугольников. Благодаря русифицированному интерфейсу QGIS работа с данной системой оказывается очень простой и удобной. Используя меню Растр можно получить как саму поверхность, так и горизонтали. В данной ГИС были получены горизонтали с сечением 0,25 м Сравнивая результаты построения модели рельефа и полученные горизонтали можно отметить практическую идентичность самих моделей в трех рассматриваемых ГИС. В ГИС SAGA не удалось построить горизонтали с шагом менее 1 м. Также необходимо отметить, что в QGIS на седловинах не корректно были построены горизонтали для случая когда в центре седловины нет точек с высотами, а модель рельефа строится только по горизонталям. Подводя итог исследованиям можно отметить, что ГИС QGIS, SAGA, ArcView обладают примерно одинаковыми средствами построения моделей рельефа. В исследовании рассматривались только встроенные функции указанных ГИС, а не импортируемые из других систем. Так qGIS может использовать функции ГИС Grass. А для gvSIG имеется сборка, в которой gvSIG подгружает функции ГИС Grass и SAGA. При выборе конкретной ГИС для анализа картографических данных необходимо учитывать широкий спектр характеристик системы: поддерживаемые функции системой, наличие русификации интерфейса и руководства пользователя, надежность работы, легкость расширения функциональности. Указанные обстоятельства важны как в учебном процессе, так и в организации производственных работ. На наш взгляд наибольшим удобством и простотой из рассмотренных Open Source ГИС обладает QGIS. | |||||
 |  |
