Digitální model terénu

Digitální model terénu Marsu

Digitální model terénu (DMT) je digitální popis a prezentace reálného povrchu jako 2D nebo 3D model, který se skládá z reálných naměřených dat a interpolačních metod, které dopočítávají pravděpodobná data pro místa, kde data chybí. Uvnitř modelovaného území je možno v libovolných bodech odvodit nadmořské výšky. Digitální model reliéfu má význam pro velkou škálu vědeckých i komerčních aplikací. Aktuální informace o zemské topografii je využíváno v mnoha geovědních oborech jako například geologie, glaciologie, hydrologie atd.

Druhy digitálního modelu terénu

• Digitální model reliéfu – reprezentuje reliéf zemského povrchu v digitální podobě. Je složen z dat a interpolačního algoritmu, který umožňuje mj. odvozovat výšky mezilehlých bodů.

• Digitální model povrchu – Digitální model reliéfu konstruovaný zpravidla s využitím automatických prostředků tak, že zobrazuje povrch terénu a vrchní plochy všech objektů na něm (jako například střechy domů, koruny stromů apod.).

• Digitální výškový model – Tento model pracuje hlavně s nadmořskými výškami bodů.

Metody k získávání dat pro DMT

Data pro generování digitálních modelů terénu lze získat pomocí různých metod. Metody lze rozdělit dle způsobu sběru dat do dvou kategorií:

• přímé metody: při těchto metodách se data získávají pomocí geodetických měření nebo pomocí GNSS. Jelikož u těchto metod se měří přímo v bodě, nazývají se kontaktní. Tato měření poskytují velmi přesné informace o poloze a výšce. Bezkontaktní metody využívají DPZ. V této skupině se nachází fotogrammetrii, laserové snímání a radarové snímání. Tyto metody poskytují data s přesností desítek centimetrů.

• nepřímé metody: tyto metody získávají data z existujících modelů. Při tvorbě DMT se využívá vektorizace, případně digitalizace výškopisu analogových map a z těchto dat se pak generuje DMT. Přesnost této metody je závislá na měřítku a přesnosti zdrojové mapy.

Při volbě vhodné metody pro zpracování dané oblasti je nutno zohlednit kritéria jednotlivých metod: velikost území, požadovaná polohová a výšková přesnost, požadovaná maximální hustota bodů, čas a cena. Každá z metod má své pro a proti. Kontaktní jsou přesná, ale je časově náročné získat model rozsáhlého území. Bezkontaktní metody jsou rychlejší, ale nejsou tak přesné.

Typy DMT

Vstupní data, většinou vrstevnice nebo výškové body, tvoří tzv. nekompletní reprezentaci povrchu. Vrstevnice mají určitý interval (nejčastěji 5 m) a výškové body určitou hustotu, která závisí na sběru dat. K dosažení „plynulého“ povrchu se musí provést interpolaci těchto dat a podle požadovaného výstupu se volí nejčastěji mezi rastrem nebo Triangulated Irregular Network (TIN).

TIN

TIN (nepravidelná trojúhelníková síť) je DMT tvořený pomocí nepravidelných trojúhelníků, proto poskytují plně definovaný a spojitý model terénu. Vzniká tak, že dochází k triangulaci vstupních bodů. Podmínkou je, aby triangulace vytvářela co možná nejvíce rovnostranné trojúhelníky. Hlavní výhodou je variabilita s ohledem na vstupní data. Oblasti s velkou výškovou variabilitou jsou pokryté velkým počtem bodů, a proto může vznikat velké množství trojúhelníků. Naopak při rovinném terénu s nízkou hustotou vznikají velké trojúhelníky. V datovém modelu TIN nesou body údaje o nadmořské výšce. Každý trojúhelník pak obsahuje informaci, které hrany jej ohraničují, a každá hrana obsahuje informaci, které body ji definují. Problémem při triangulaci je tvorba tzv. rovinných trojúhelníků, ty se vytvářejí zejména na vrcholech kopců, a schodů, které se tvoří v okolí hřbetnic a údolnic. Dochází k tomu, jelikož algoritmus vybírá body se stejnou nadmořskou výškou. Takové trojúhelníky nemají žádný sklon a nejsou orientované na žádnou světovou stranu. Tyto chyby se dají odstranit přidáním výškových bodů.

Rastr

Hlavním prvkem je buňka, které jsou organizovány do formy mozaiky a obsahují hodnoty, které reprezentují daný jev. V praxi lze narazit na několik tvarů buněk (čtyřúhelníkovou, trojúhelníkovou a šestiúhelníkovou), nejčastěji se lze ale setkat s čtyřúhelníkovou. Důležitým prvkem je definované rozlišení, které udává, jak velkou plochu buňky zastupují. Rastrem lze vyjádřit spojitý jev, a to buď povrch v digitálním modelu terénu nebo také mapu znečištění ovzduší, srážky, teplotu apod.

Datové sady DMT

Datové zdroje, které kompletně pokrývají území ČR, jsou poskytovány Českým úřadem zeměměřickým a katastrálním (ČÚZK) – ZABAGED®, který obsahuje 119 typů objektů strukturovaných v databázi do 60 vektorových vrstev, Digitální model reliéfu 4. generace, Digitální model reliéfu 5. generace, Digitální model povrchu 1. generace – nebo také Vojenským geografickým a hydrometeorologickým úřadem v Dobrušce – DMÚ 25. Zdarma jsou také rastrová data z mezinárodního programu SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), který byl součástí mise raketoplánu Endeavour.

SRTM data

Součástí mise Endeavour v roce 2000 byl i mezinárodní projekt The Shuttle Radar Mission, který zaštiťovaly NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) a NASA (The National Aeronautics and Space Administration). Účelem projektu bylo výškové zmapování povrchu Země. Během mise bylo nasnímáno 80 % povrchu souše. SRTM využívá metody radarové interferometrie. Přesnost modelu je 16 metrů při určení polohy a 20 metrů při určení výšek. Data SRTM jsou hlavním zdrojem k tvorbě digitálního modelu terénu.

Odkazy

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu digitální model terénu na Wikimedia Commons
• Analýzy výškopisu ČR
• Digitální model terénu Česka (DMT 5G)
  • Export OpenData

Portály: Geografie